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

Химические соединения бывают очень мощными. Одно из них – молекула хлорофилла – весной окрашивает растения в зеленый цвет, закладывая основу летнего мира. Без хлорофилла жизнь на Земле была бы другой. Можно сказать, что другое вещество растительного происхождения завершает лето, потому что после того, как оно сделает свое дело, гусеницы пропадают и большинство птиц должно улететь. Это абсцизовая кислота, которая ослабляет крепление листьев к веткам, так что в конце лета начинается листопад.

Конечно, также важны сигналы, которые заставляют растения производить эти ключевые вещества. Деревья оживают, когда весной теплеет. Но, чтобы дерево прекратило активность и сбросило листья в конце лета, одного только похолодания недостаточно. Определенное значение имеет конкретное время, когда происходит листопад, и эволюция «рассчитала» этот срок так, чтобы поддерживать равновесие между затратами и выгодой. Главным стимулом здесь выступает фотопериод, а точнее, продолжительность ночи.

Когда ночи становятся достаточно долгими, деревья постепенно переходят в режим покоя до следующего лета. Для этого между листом и веткой образуется пробковый слой клеток. Этот отделяющий слой перекрывает транспортировку веществ по ветвям дерева. Хлорофилл перестает обновляться по мере использования; при его распаде проявляются желтые и оранжевые пигменты. После этого делает свое дело абсцизовая кислота, растворяя пробковый слой, который удерживает листья на деревьях, и, когда связь между листом и веткой ослабевает, остальное довершает ветер: лист опадает.

Появление и исчезновение листьев – это, наверное, самый заметный признак смены времен года и самые важные события для орды насекомых и птиц; но для растения листья лишь средство достижения цели. Они обеспечивают его энергией и материалами для роста, для образования цветков, плодов и семян. Время, когда растение цветет и плодоносит, также критически важно для многих животных. Листья летом появляются в определенный сжатый период, тогда как цветут растения как будто по совершенно случайному графику: одни виды задолго до выхода листьев, другие в середине лета, а по крайней мере один вид, гамамелис, до поздней осени. Но на самом деле это расписание не совсем случайное. Все листопадные ветроопыляемые деревья цветут до появления листьев, потому что иначе принесенной ветром пыльце будет не попасть к пестику. Само по себе опыление ветром не требует, чтобы растение цвело рано: все ветроопыляемые хвойные растения цветут не ранней весной, а летом. Опыляемые пчелами растения, такие как белая акация и липа, цветут поздним летом, когда разрастаются популяции насекомых-опылителей. Гамамелис цветет в сентябре и опыляется зимней пяденицей, которая активна как раз в это время. Деревья, опыляемые животными, цветут, когда вокруг есть их опылители, и теоретически это может происходить на протяжении всего лета, но даже в нетронутой среде обитания за опылителей идет конкуренция. Каждому виду деревьев будет доступно меньше опылителей, если другой вид цветет в то же самое время и оттягивает часть переносчиков пыльцы на свои цветки. Впрочем, разное время цветения у разных видов, в результате чего летом всегда что-нибудь цветет, – это лишь один из нескольких способов снизить конкуренцию.

Цветущий в октябре гамамелис

Время цветения влияет на время плодоношения. Разные виды бамбука, например, цветут и приносят большие урожаи семян не раз в год, а с интервалом в 60–100 лет и даже больше. Более того, когда они все же цветут, то делают это одновременно на больших площадях. Натуралист Джордж Б. Шаллер писал, что в 1974 и 1976 годах зонтичный бамбук – основной корм большой панды – погиб на площади 5000 квадратных километров в северной части ареала этих животных. По крайней мере 140 редких панд тогда умерли. Несомненно, погибло и множество грызунов, питающихся семенами бамбука. Если бы бамбук цвел и давал семена ежегодно, то популяции грызунов всегда оставались бы многочисленными и, возможно, каждый год съедали бы все семена. Сходным образом некоторые виды деревьев от Мэна до Вермонта тоже то цветут, то не цветут, таким образом контролируя численность популяций тех, кто питается их семенами. Летом 2007 года, например, не стали цвести сахарные клены, американский ясень, красный дуб, бук, веймутова сосна и красная ель, и, как следствие, почти не было семян сахарного клена, желудей и буковых орешков – одновременно исчезли все основные семена лесных пород, которые кормят весьма разнообразных животных. Белых дубов это, по-видимому, не коснулось, хотя это и редкие деревья. Друг рассказывал мне, что нашел возле Вискассета в Мэне белый дуб, который был «перегружен» желудями, а рядом оказались сразу три енота и дикобраз. Медведи, когда нет семян, на которых они могли бы набрать жир, переходят на яблоки: мой приятель из Монпелье, штат Вермонт, как-то видел пятерых медведей в яблоневом саду. У меня в Мэне из леса пропали канадские поползни, которые едят семена хвойных. Бурундуки, оленьи хомячки и красные белки – главные враги птиц, они едят яйца и птенцов в гнездах. Я ожидаю, что эффект домино через год-другой вызовет прирост популяции лесных птиц. В то же время, когда настанет следующий цикл цветения, также будет выживать гораздо больше семян и всходов деревьев.

Время листопада, вероятно, тактически для деревьев еще важнее, чем время цветения. И правда, мы почти всегда определим время года по состоянию листьев, которые более-менее синхронно (по сравнению с цветками) распускаются и затем опять опадают. Это происходит так четко и гладко, что не приходит в голову задуматься о причинах. Мы редко спрашиваем «почему», еще реже «как», «да или нет» и «когда».

У деревьев самых разных, неродственных друг другу семейств развился сложный механизм, с помощью которого они сбрасывают листья. При этом многие члены тех же самых семейств в конце лета листья не сбрасывают , так что возникает вопрос, почему другие это делают. Лиственница – явная аномалия среди хвойных. Ее листья-иголки осенью становятся золотистыми и полностью опадают перед зимой, прослужив дереву около пяти месяцев. Веймутова сосна сбрасывает хвою только на второй год, то есть каждый год с нее опадает половина иголок. Ель и пихта могут сохранять хвою 5–6 лет. Большинство северных широколиственных деревьев сбрасывают все листья каждую осень, хотя у некоторых более южных деревьев, например магнолии и некоторых дубов, листья могут сохраняться не только целый год, но и по 5–6 лет. Механизм листопада независимо образовался у многих видов, значит, он должен давать мощное преимущество в естественном отборе. Но какое?