Берндт Хайнрих - Лето: Секреты выживания растений и животных в сезон изобилия

Способы сохранять воду изобретали и другие пустынные организмы, но в основном с помощью изменений в строении тела. Многие растения, особенно кактусы и молочаи, способны накачивать запасы воды в корни или стебли. Вероятно, наиболее известен кактус сагуаро, или карнегия гигантская ( Carnegiea gigantea ) из пустыни Сонора на юго-западе Америки. У него поверхностная корневая система, которая распространяется во все стороны на расстояние, примерно равное его высоте, – 15–17 метров. За один дождь корневая система может впитать и переправить в высокий ствол около 750 литров воды. Ствол складчатый, как гармошка, и может раздуваться, чтобы вместить годовой запас жидкости. У кактуса нет листьев, но зеленый стебель способен фотосинтезировать и производить питательные вещества, а не только хранить воду. Стратегия выживания сагуаро такова, что расти он должен чрезвычайно медленно. Но и живет этот кактус целый век или даже дольше.

Некоторые пустынные животные запасают воду похожим образом. Лягушка Cyclorana platycephala из пустынь Северной Австралии наполняет и сильно растягивает мочевой пузырь, чтобы использовать его как мешок для воды, прежде чем закопаться в почву, где она проводит большую часть года в ожидании следующего дождя. Находясь в земле, она сбрасывает кожу и формирует вокруг себя почти водонепроницаемый кокон, похожий на полиэтиленовый пакет, и так снижает потери воды при испарении.

Ряд видов муравьев (по крайней мере из семи разных родов), которые обитают в американских и австралийских пустынях, называют «медовыми муравьями» за эволюционное решение, позволяющее запасать и воду, и энергию. Муравьи часто кормят друг друга, при этом некоторые крупные рабочие особи могут принять больше жидкости, чем другие, а остальные работники приносят новые порции воды. Те, кто принимает жидкость, пьют, пока не растянут брюшки до размеров виноградины, – к этому времени они уже не могут двинуться с места. Тогда они группами от десяти до сотен особей подвешиваются к потолку камеры в муравейнике, где превращаются в особые «медовые бочки», и отрыгивают жидкость, когда другие члены колонии уже не носят влагу, а сами нуждаются в ней. На западе Северной Америки воду и сахаристые выделения, которые муравьи собирают из тлей, цветочного нектара и других растительных источников, пока погода еще щадящая, научились запасать 28 видов одного рода – Myrmecocystus .

Люди тоже пользуются решениями, которые пустынные животные выработали, чтобы выжить в экстремальных летних условиях. В Австралии аборигены в качестве крайнего средства на черный день научились находить набравших воды и зарывшихся в почву лягушек. В Центральной Австралии у вида медовых муравьев Camponotus inflatus такие большие «медовые бочки», что аборигены их широко используют. «Муравьи-бочки» Myrmecocystus mexicanus на юго-западе Северной Америки запасают воду, мед или и то и другое, и их тоже использовало местное население (Conway, 2008). Бушмены Калахари не употребляют жидкость из лягушек и муравьев, а применяют в качестве подземного резервуара для воды скорлупу страусиных яиц; но, когда эти запасы кончаются, они переходят на воду, запасенную растениями в подземных клубнях, о чем говорилось ранее.

Цикада апач активна летом в самое жаркое время дня, когда большинство животных старается укрыться от жары

Если решить проблемы с водой, пустыня может стать надежным пристанищем. Народам, жившим на юго-западе Америки, в Намибе и в Негеве, пустыня часто служила укрытием от преследований. Что, кроме крайней необходимости, может сподвигнуть людей на такую изобретательность и такое трудолюбие, чтобы заставить пустыню цвести и давать урожай? Зачем жить там, где ваша физиология подвергается экстремальным испытаниям? Где еще животные могли бы в ходе эволюции развить подобную выносливость? Цикада Diceroprocta apache из пустыни Сонора в Аризоне – одно из таких животных. Она не только может вынести суровое лето, она тянется к жаре.

Как и у цикад из Новой Англии и многих других мест планеты, личинки Diceroprocta apache живут под землей, в относительной безопасности, и в принципе могут выбирать, в какое время выходить взрослой форме. В Новой Англии они ждут позднего лета, когда по местным меркам устанавливается приятная температура. У Diceroprocta apache в Таксоне, штат Аризона, все по-другому. Они появляются в самую жаркую часть лета и становятся активными в самое жаркое время дня, при температуре от 43 до 47 °C.

Большинство насекомых известны своей способностью сохранять воду. Там, где другие животные погибают от жажды, насекомые остаются обводненными благодаря водонепроницаемому внешнему скелету, покрытому слоями водоотталкивающих липидов и восков, а также за счет того, что азотные остатки они выделяют в виде мочевой кислоты и им нужно ничтожно мало воды, чтобы вымывать их. У Diceroprocta apache в хитине есть настоящие дырки с железами, которые выделяют воду. Если ничего больше не знать, можно подумать, что насекомое неправильно выбирает время для активности и физиологически непригодно для жизни в экстремальных летних условиях. Кажется, этот вид устроен странно и неэффективно.

Разгадать загадку цикады удалось двум биологам, Джеймсу Хийту из Иллинойского университета и Эрику Тулсону из Университета штата Аризона, – как выяснилось, это история об исключительно элегантной адаптации к жизни в пустыне. Хийт заключил из своих исследований, что в то странное время, когда активна Diceroprocta apache, все потенциальные хищники (птицы и осы) прячутся, потому что не выносят жары. Тулсон обнаружил, что цикады этого вида могут выдержать высокую температуру благодаря железам, которые функционируют как потовые и в крайних случаях обеспечивают охлаждение через испарение – например, когда самцы в огромном напряжении оглушительно кричат, чтобы привлечь самок для спаривания.

Цикады не могли бы противостоять летним температурным крайностям и таким образом спасаться от хищников без постоянного надежного источника влаги. Как и члены отряда равнокрылых (Homoptera) – тли и их родственники, – цикады преадаптированы к тому, чтобы добывать воду. Около Таксона цикады Diceroprocta apache летом весь день сидят в тени ветки дерева пало-верде [23] Cercidium – распространенное на юго-западе США и на севере Мексики дерево с корой зеленого цвета, покрытое колючками и практически лишенное листвы. – Прим. перев. в овраге-арройо и сосут воду из глубин почвы. До воды они добираются с помощью глубоко уходящих корней этого растения: те проникают в почву на 20 метров и достигают водоносного слоя. Вода поступает в ветки, откуда цикады высасывают сок.