Первая ступень. Паразит почти не виден
Естественно предположить, что растения-паразиты могли появиться на Земле лишь тогда, когда она уже была населена живыми организмами. За миллионы лет эволюции они выработали множество приспособлений, позволяющих безбедно существовать «на иждивении» растений других видов.
Считают, что приспособление к паразитическому образу жизни шло ступенчато.
На первой ступени остались растения-паразиты, ещё мало чем отличающиеся от других представителей растительного мира. Часто они вполне самостоятельны и могут получать все необходимые вещества из окружающей среды. Например, иван-да-марья. Так называют марьянник дубравный (Melampyrum nemorosum, на фото вверху) — однолетнее травянистое растение из семейства норичниковых. Казалось бы, ничто в облике этого растения не указывает на его «паразитическую сущность». Однако в подсоединении его корней к корням других растений легко убедиться, если осторожно выкопать несколько кустиков марьянника дубравного и соседних с ним растений. На корнях марьянника при соприкосновении с корнями потенциального хозяина образуются гаустории — особые органы, напоминающие корни. Термин «гаустория» происходит от латинского слова haustor — черпающий, пьющий. Гаустории проникают под покровные ткани корней растения-хозяина и начинают поглощать питательные вещества, циркулирующие по внутренним тканям.
Марьянник дубравный не одинок в своих притязаниях. Некоторые другие известные нам луговые цветы, например погремок, мытник, при благоприятных условиях тоже не упускают возможности добыть себе дополнительное питание, отнимая его у соседей. Вред, приносимый такими растениями-паразитами, не очень велик. Каких-либо признаков угнетения растений-хозяев, как правило, не наблюдается.
Вторая ступень. «Золотая ветвь» Вергилия
На второй ступени паразитические признаки у растений выражены более ярко.
Внешне они сохраняют все атрибуты цветкового растения, содержат хлорофилл в клетках и могут самостоятельно вырабатывать питательные вещества, но воду и минеральные вещества получают исключительно от растения-хозяина. Такова омела белая (Viscum album) — полупаразитическое растение из семейства ремнецветных.
Омела известна человеку с давних пор. Если бы нам довелось перенестись в далёкое прошлое — в начало нашей эры — и оказаться в одной из священных кельтских дубрав, мы могли бы стать свидетелями таинственных обрядов, связанных с поклонением омеле.
Кельты считали, что ветки омелы охраняют их дома от злых сил, из листьев этого растения они готовили волшебный напиток. До сих пор в Англии и во Франции под Рождество можно увидеть над дверями домов веточку омелы.
А у древних греков и римлян омела служила прототипом «золотой ветви». Известно, что вечнозелёные листья омелы сохраняют яркую летнюю окраску круглый год. Но срезанные ветки высыхают и становятся золотисто-жёлтыми и жёсткими, как будто и вправду сделаны из золота. Упоминание о «золотой ветви» встречается у Вергилия в его поэме «Энеида».
В нашей стране омела белая встречается на юге, юго-западе европейской части и на Кавказе. Шаровидные её кусты достигают 1 м в диаметре и живут до 40 лет. Они особенно хорошо заметны на деревьях в зимнее время года, когда растения-хозяева стоят без листьев. Чаще всего омела поселяется на деревьях лиственных пород: тополь, ива, яблоня, груша, боярышник, липа, клён, берёза, вяз. Реже её можно встретить на дубе, грецком орехе, грабе, белой акации. Другая раса этого растения предпочитает хвойные деревья: пихту, сосну, можжевельник и лиственницу.
Омела — двудомное, реже однодомное растение. Её цветки, очень мелкие и невзрачные, опыляются насекомыми или ветром. Цветение наступает в марте—апреле, а плоды созревают к сентябрю. Плод — сочная ложная ягода до 1 см в диаметре с одним-двумя семенами, окружёнными клейкой массой. Сначала ягоды имеют зелёную окраску, затем становятся белыми (отсюда и название вида). Для человека они несъедобны, но птицы с удовольствием склёвывают спелые ягоды, способствуя распространению растения.
Семена, пройдя через пищеварительный тракт птиц, сохраняют всхожесть и остаются клейкими. Но, упав вместе с птичьим помётом на землю, они погибают, а прилипшие к ветке дерева имеют шанс прорасти. И этот шанс тем больше, чем ближе расположена ветка к периферии кроны: здесь много солнечного света, который является необходимым условием для прорастания.
Прорастает семя весной. Корешок, достигнув коры ветки, образует присоску и внедряется под кору. На молодых ветвях это удаётся легко. Со старыми, покрытыми грубой корой, дело обстоит сложнее: в ход идут органические кислоты. Проросток быстро внедряется в ткани растения между корой и древесиной, образуя тяжи «паразитической ткани». Они обрастают древесиной и оказываются погружёнными в неё.
Листья у омелы вырастают на второй год. А на длинных тяжах со временем образуются новые побеги паразита. Когда мы видим дерево, усеянное многочисленными «шарами» омелы, скорее всего, это вегетативные «потомки» одного родительского растения. Порой обнаруживаются настоящие «омеловые деревья», чаще тополя, на которых поселяются десятки кустов паразита.
Кроме омелы белой (с тремя подвидами) в нашей стране встречается и близкий ей вид — омела окрашенная (Viscum coloratum) с жёлтыми или оранжевыми ягодами. Растёт она в Приморье. Всего же в мире насчитывается около 100 разных видов омелы. Среди них есть виды, кожистые листья которых с дуговидным жилкованием редуцировались (развились в сторону упрощения) до плёнчатых чешуй. Стебель при этом остаётся зелёным и может обеспечивать растение питательными веществами. У других видов «тело» растения бывает полностью погружено в ткани растения-хозяина, а на поверхности коры поражённого дерева время от времени появляются лишь цветки.
Но, пожалуй, самый оригинальный представитель этого рода обитает в Индии. Это омела ожереловая, паразитирующая на омеле восточной, которая в свою очередь растёт на дереве-хозяине.
Паразитируя на деревьях, омела может ослаблять их и даже вызывать суховершинность, а может прожить несколько десятков лет, не причиняя значительного вреда растению-хозяину. В мировой практике даже известен опыт выращивания омелы в качестве декоративного растения на соснах.
Третья ступень. Потаённица из подземелья
Растения-паразиты третьей ступени теряют способность к самостоятельному питанию. Они ещё имеют стебель с листьями (хотя и видоизменёнными), но уже лишены хлорофилла, поэтому полностью получают пищу от хозяина. К числу таких растений относятся заразиха и петров крест.
Моё первое знакомство с растением-паразитом состоялось, когда у меня неожиданно расцвело одно из комнатных растений. Как выяснилось позже, в цветочный горшок «подселилась» заразиха. Её мясистый стебель выглядел на удивление бледным, как у растения, выросшего без света. Довольно крупные голубовато-лиловые цветки были собраны в рыхлое колосовидное соцветие.
Незваный гость вскоре был определён, сфотографирован и удалён из горшка. И тут заразиха удивила ещё раз: оказалось, что значительная часть растения-паразита скрывается в почве. Стебель заразихи своим расширенным основанием, напоминающим по форме ногу слона, буквально прирастает к корням комнатного растения.
Заразиха (Orobanche) — родовое название растения. В семействе заразиховых — около 150 видов, произрастающих в умеренных и субтропических поясах. В нашей стране эти растения встречаются преимущественно в южных районах.
Многочисленные, очень мелкие семена (диаспоры) заразих поднимаются даже слабыми потоками воздуха и длительно парят, переносясь на большие расстояния. Но далеко не все дают начало новым растениям. Опавшие семена не торопятся прорастать и могут ещё какое-то время переноситься ветром по поверхности почвы. Ведь каждый вид заразихи паразитирует только на определённых видах растений. Своеобразным сигналом для запуска механизма прорастания становятся вещества, выделяемые корнями будущего «кормильца», — семена как бы «чувствуют» присутствие растения-хозяина. Эти же вещества помогают паразиту выбрать правильное направление роста.
Прорастание начинается на поверхности почвы. Из-под разорвавшейся семенной кожуры появляется нитевидный вырост. Примечательно, что у проростка заразихи нет ни привычных семядолей, ни деления на стебель и корень. Проросток состоит из тонких одинаковых клеточек. Своим кончиком он «ввинчивается» в почву, совершая круговые движения в поисках растения-хозяина. Встретив корень растения нужного вида, проросток расти перестаёт, плотно прижимается к поверхности корня и начинает утолщаться. На поверхности утолщения появляются выросты, похожие на бородавки. Верхняя часть проростка, одетая в «колпачок» из остатков семенной кожуры, отмирает, а из бородавчатого тельца образуется и врастает в ткани корня сосочек. Позже на утолщении появляется почка, из которой в дальнейшем развивается стебель заразихи, несущий на поверхность зачаточные листья и цветки.
Для питания заразихи, так же как и марьянники, используют гаустории. Внедрение гаусториев в ткани будущего кормильца происходит в результате воздействия специальных ферментов, разрушающих их клетки. Часть корня ниже соединения отмирает, и создаётся впечатление, что тело паразита и есть естественное продолжение корневой системы хозяина.
Заразихи наносят серьёзный ущерб сельскому хозяйству. Бороться с ними очень трудно. Самый верный способ — выводить сорта культурных растений, устойчивые к этому виду паразитов.
Не менее коварен петров крест (Lathraea) — род многолетних длиннокорневищных растений семейства норичниковых. В мире известно 5—7 видов этого растения, распространённых преимущественно в умеренном поясе Евразии. В нашей стране встречается лишь один вид — петров крест чешуйчатый, или обыкновенный (Lathraea squamaria).
Подобно заразихе, петров крест не содержит в тканях хлорофилла, поэтому получает питательные вещества от растения-хозяина. В роли хозяина чаще всего выступает орешник, но петров крест может паразитировать и на корнях других широколиственных деревьев — липы, ясеня, ольхи, тополя. Поэтому и встретить его легче всего в тенистых широколиственных и елово-широколиственных лесах и кустарниках в европейской части и на Кавказе.
Но даже зная места обитания, найти петров крест нелегко. Бóльшую часть года растение ведёт скрытый образ жизни, и обнаружить его можно лишь при перекапывании почвы. Растение в это время имеет вид длинного разветвлённого корневища, может уходить глубоко под землю и занимать внушительные пространства. Вес взрослого экземпляра достигает порой нескольких десятков килограммов. На конце корневища — округлое расширение, охватывающее корень орешника. От корневища отходит множество корней, заканчивающихся присосками. Толстые белые корневища петрова креста примечательны тем, что вся их поверхность густо покрыта видоизменёнными листьями, напоминающими маленькие мясистые ковшики. Они плотно прилегают друг к другу и придают растению своеобразный вид. Отсюда его видовое название — чешуйчатый. Настоящих листьев у этого растения нет. А название рода — петров крест — становится понятно, если взглянуть на крестообразное ветвление корневищ.
Петров крест загадал биологам не одну загадку. Больше всего споров было вокруг строения его листьев-чешуй. Растение обвиняли даже в хищничестве и причисляли к насекомоядным, поскольку внутри его листьев есть полости, образованные завёрнутыми вниз краями и покрытые изнутри желёзками, чем-то напоминающими желёзки насекомоядных растений-хищников. Нередко в этих полостях находят остатки погибших насекомых. Однако, как выяснили, эти желёзки необходимы растению для выделения большого количества воды, которая нужна для поддержания высокой концентрации сока в клетках. Именно благодаря этому питательные вещества из клеток хозяина перекачиваются в корневища паразита.
Подземное существование петрова креста продолжается в течение десяти месяцев. И только весной побеги этого растения на несколько недель показываются на поверхности земли, да и то лишь с одной целью — отцвести и дать семена. Насекомых-опылителей, в особенности шмелей, цветки привлекают тонким ароматом. Опыляются они пыльцой, принесённой с других цветков, успевших распуститься раньше.
Если шмелей мало и часть цветков осталась неопылённой, к моменту их отцветания тычинки вырастают настолько, что пыльники заметно выступают за край венчика. Теперь уже ветер переносит созревшую пыльцу на молодые цветки с пестиками, готовыми её принять. В нижней же части побега цветки могут так никогда и не выйти из почвы и остаться нераскрывшимися, в них происходит самоопыление.
Цветение этого растения продолжается недолго. На месте цветков вскоре образуются небольшие плоды-коробочки, вскрывающиеся двумя створками.
Один плодоносящий побег может приносить в год до 50 тысяч мелких чёрных семян, напоминающих семена мака. Созревают и осыпаются они очень быстро. Сразу после этого надземные побеги отмирают. А семена рассеивает ветер, может разносить их и вода. Те же, что образовались в подземных коробочках, останутся рядом с материнским растением. Но из всех семян лишь немногие дают жизнь новым растениям, основная же их масса погибает. Правда, размножается петров крест не только семенами, но и вегетативным путём, разрастаясь в почве корневищами.
Прорастание семян происходит так же, как у заразихи, — под воздействием ферментативных веществ, выделяемых растением-хозяином.
Густой завесой суеверий окутан петров крест. По древним поверьям, это растение обладает магическими свойствами для защиты от тёмных сил. Его использовали при поиске заговорённого клада, зашивали в ладанки вместе с чабрецом, чтобы уберечься от злых духов. На Руси считалось, что петров крест приносит удачу. А какими яркими эпитетами наградил его народ! Скрытый чешуйчатник, потаённица, царь-трава.
Четвёртая ступень. Царица Суматры
На четвёртой ступени царствует чудо-цветок раффлезии. Его открыли в 1818 году сэр Томас Стэмфорд Раффлз и доктор Джозеф Арнольд.
Семейство раффлезиевых насчитывает 12 видов, произрастающих на полуострове Салака, островах Суматра, Ява, Калимантан, а также на островах Филиппинского архипелага. Раффлезия Арнольда (Rafflesia arnoldii) встречается только на Суматре. Все мы помним её из школьного курса ботаники. Её гигантский цветок имеет почти метровый диаметр. Вес такого цветка достигает 5 кг. Мясо-красный цвет и запах гнили привлекают к нему насекомых-падальщиков, которые и обеспечивают перекрёстное опыление. У раффлезии нет ни корней, ни стеблей. Короткая толстая цветоножка сидит прямо на корнях лианы циссуса, которые тянутся по поверхности почвы. Бутоны и цветы раффлезии можно было бы принять за цветение циссуса, но цветки никогда не распускаются на корнях. А где же само растение?
На примере этого цветка можно наблюдать характерную для растений-паразитов особенность: редукцию одних органов и усложнение других — в данном случае цветка. Этот «уцелевший» в ходе эволюции орган позволяет сохранить и реализовать функцию размножения.
Сам же организм раффлезии существует лишь в виде тончайшей прослойки клеток, располагающейся среди внутренних тканей хозяина. Естественно, нет у раффлезии и хлорофилла. Тяжи чуждых лиане клеток, похожие на грибной мицелий, высасывают из циссуса питательные вещества. В конце концов корни лианы отмирают, и растение погибает. Но к этому времени в мясистых плодах раффлезии уже вызревает огромное количество семян. Попав на корни растения-хозяина, они образуют проростки, которые проникают под кору и дают начало клеточным тяжам.
В мире растений есть и другие проявления паразитизма. Основная масса паразитов встречается среди грибов и бактерий. Но совсем неизвестны паразитические формы мхов, папоротникообразных и голосеменных.
Растения-паразиты занимают важное место в сложившихся экосистемах и поддерживают хрупкое видовое равновесие в природе, оставаясь при этом достаточно уязвимыми, требующими охраны и дальнейшего изучения.
