Для начала обсудим, почему зима такое трудное время для деревьев и трав. Основная опасность, как ни странно, — это сухость. Вроде бы воды кругом предостаточно, но она вся замёрзшая — что на поверхности, что в почве. Если продолжать испарять влагу в том же объёме, что и летом, восполнить её не получится, неминуемо засохнешь и погибнешь. А зимой вода испаряется хорошо — вспомните, как быстро сохнет бельё на морозе. Поэтому адаптация растений к зиме во многом направлена на снижение потерь влаги. Листопадные деревья сбрасывают листву и впадают в спячку. Хвойные листву сохраняют, но снижают фотосинтез до минимума, как и испарение. Их хвоинки маленькие, узкие, покрыты толстой кожицей, у многих защищены слоем воска, что особенно заметно на ели голубой, или колючей (Picea pungens).
Другая неприятность — низкие отрицательные температуры. Вода внутри побегов может замёрзнуть и превратиться в кристаллы, настолько острые, что они способны повредить органеллы клеток и даже клеточные мембраны, буквально разорвав их на части. Чтобы этого не произошло, растения вырабатывают и накапливают специальные антифризы, например сахара, эфирные масла, алкалоиды. От широких листьев деревья и кустарники избавляются. Живую ткань стволов и веток надёжно защищает кора. Зачатки листьев и цветков укрыты почечными чешуями. Исключение составляют крушина ломкая (Frangula alnus) и калина гордовина (Viburnum lantana). На вопрос, почему у этих видов отсутствуют столь необходимые чешуи, пока однозначного ответа нет, хотя насчёт крушины ломкой имеется вполне убедительная версия. Почти все виды рода Крушина произрастают в умеренно тёплых и субтропических регионах, где зима мягкая или вообще никакая. Возможно, крушина ломкая, возникнув в тёплых областях, столь быстро, в эволюционном плане, расселилась на север, что у неё не успели появиться почечные чешуи и ей пришлось подстраиваться к зимовке по-иному.
Травянистые растения сталкиваются с теми же проблемами. Однолетники пережидают зиму в семенах. У большинства многолетников отмирает вся надпочвенная часть. Зимовать остаются корневища, клубни, луковицы и другие специализированные органы. А если уж листья сохраняются, то растения всецело полагаются на защиту снегового покрова, основная функция которого — теплоизоляция. «Белое одеяло» имеет рыхлое строение из-за формы снежинок, в пустотах между которыми находится воздух. У воздуха низкая теплопроводность, и потому он смягчает колебания температур. Так могут зимовать низкорослые травы, располагающие листья у самой земли.
Растения, зимующие в зелёном состоянии, подразделяют на две группы: вечнозелёные и зимнезелёные. Несмотря на название, у вечнозелёных листья всё-таки не вечные, они живут от двух до пяти лет и затем опадают, но не все сразу, а поочерёдно, поэтому растение никогда не бывает «голым», пример тому — хвойные деревья. У зимнезелёных листья существуют один год. Они переживают зиму и отмирают по весне. Растению это очень выгодно. Осенью продлевается фотосинтетический период. В лиственных лесах сокращение долготы дня компенсируется притоком света через постепенно разрежающиеся кроны. В ельниках, где сумрачно во все времена года, любые дополнительные крохи света идут на пользу. Весной можно начать фотосинтезировать раньше остальных, сразу, как только сойдёт снег. Другим травам сначала надо развернуть листья, используя для этого летние запасы питательных веществ, а это занимает определённое время. Перезимовавшие листья зимнезелёных растений отмирают только после того, как появятся новые, — они выполнили свою задачу, обеспечив организму превосходный старт, и более не нужны.
Так кто же в наших краях «зимой и летом одним цветом»?
Круглый год остаются зелёными хвойные растения с устойчивыми к морозам листьями-иголками: ели (Picea), сосны (Pinus), пихты (Abies). Спрятаться под снежным одеялом способны низкорослые цветковые растения. Кустарнички — обитатели болот и сырых лесов, такие как брусника (Vaccinium vitis-idaea), клюква (Vaccinium oxycoccos), линнея северная (Linnaea borealis), — зимуют в зелёном состоянии благодаря тому, что имеют маленькие, кожистые листья, нацеленные на уменьшение испарения.
К вечнозелёным относится полукустарничек барвинок малый (Vinca minor) из экзотического для нас семейства Кутровые (Apocynaceae). Это семейство включает более 5000 видов, но большинство из них произрастают в тропиках и субтропиках. Однако барвинок малый прочно обосновался в наших лесах. Попал он сюда при помощи человека, причём довольно странным способом. Обычно растения «сбегают» в природу из ботанических садов или с сельскохозяйственных угодий. Барвинок малый «сбежал», скорее всего, с кладбищ. Его издавна любили сажать там для украшения. Владимир Даль в «Словаре живого великорусского языка» приводит его народное название «могильница».
Растения со стелющимися побегами, прилегающими к почве: вероника лекарственная (Veronica officinalis), будра плющевидная (Glechoma hederacea), неприхотливы и зимуют с зелёными листьями. Стебли имеют способность укореняться и потому быстро разрастаются, захватывая территории. Даже если какие-то из них подмёрзнут, растение сможет быстро восстановиться.
Копытень европейский (Asarum europaeum), осока волосистая (Carex pilosa), осока пальчатая (Carex digitata) прячут корневище в земле или лесной подстилке для надёжности, над поверхностью у них только листья. Копытень показывается из-под снега таким же зелёным и блестящим, каким и был, как будто и не заметил зиму. Осоки выглядят по весне слегка пожухлыми, но очень быстро отращивают молодые, светло-зелёные сочные листья и возвращают себе прежнюю красоту.
Другие растения сохраняют над почвой и листья, и вертикальные стебли, только они невысокие, чтобы не быть выше снежного покрова. Зеленчук жёлтый (Galeobdolon luteum) легко узнаётся по листьям с крупными белёсыми или серебристыми пятнами, словно забрызганным краской. Такая расцветка в сочетании с солнечными зайчиками даёт радостный, по-настоящему весенний эффект. Кошачья лапка двудомная (Antennaria dioica) выглядит милой и мохнатой. Её стебель и листья покрыты серебристым войлочным опушением, которое, как шуба, дополнительно предохраняет от морозов. Печёночница благородная (Hepatica nobilis) не только сохраняет листья на холодное время года, но и зацветает одной из первых, за что её называют синим подснежником. Коренастый и толстенький очиток едкий (Sedum acre) растёт на песчаной почве, опушках, пустырях, насыпях, в щелях на каменистых склонах. Он привычен к трудным условиям и зимние неприятности переносит вполне стоически. Народное название грушанки круглолистной (Pyrola rotundifolia) — «зимозеленица» дано ей не случайно и говорит о том, что способность растения появляться из-под снега в неизменном виде подмечена людьми уже давно.
Среди хвощей тоже имеется «закалённый» вид — хвощ зимующий (Equisetum hyemale). Его стебли выглядят как светло-серые прямые палки, воткнутые в землю. Они не ветвятся, крепкие и жёсткие, основательно пропитанные кремнезёмом. В старину их использовали для шлифовки металлических деталей и чистки посуды.
Плаун булавовидный (Lycopodium clavatum) и плаун годичный (Lycopodium annotinum) — вечнозелёные растения. Вообще плауновидные возникли в безморозных условиях, процветали в тёплом влажном климате каменноугольного периода (358—298 млн лет назад). Так что, скорее всего, у них не было возможности эволюционно подготовиться к жизни в изменчивом климате с холодными периодами. К тому же листья плаунов отличаются от листьев семенных растений. Они возникли не в процессе сращения уплощённых побегов, а как выросты на стебле. Их морфология иная, и, видимо, её нельзя было «приспособить» к сбрасыванию листвы. Впрочем, наши плауны не высоки ростом и обычно стелются по земле. Снежное одеяло оберегает их вполне надёжно.
И уже совсем экзотика — зимнезелёный папоротник. Вспомнив ажурные и мягкие листья этих древних растений, трудно поверить, что такое вообще возможно, — ведь они неминуемо будут повреждены холодами. Впрочем, один папоротник нашёл решение проблемы — это щитовник игольчатый, или картузианский (Dryopteris carthusiana). Осенью он опускает листья почти до земли, и потом снег их прижмёт к почве окончательно, так они будут спасены. Однажды, гуляя по лесу, я был удивлён, увидев на лесной подстилке необычные зелёные круги правильной формы. Что же это такое? Трава так не растёт, на мхи не похоже… Издалека они казались прямо мистическими. И только подойдя ближе, понял — да это же папоротник! Зрелище очень необычное — кругом ещё сугробы, первоцветы только в рост пошли, а тут такая красота, хотя и распластавшаяся, как морская звезда.
А как же самые маленькие обитатели леса — мхи? Есть среди них и эфемеры, чей жизненный цикл от споры до споры проходит за несколько месяцев, однако подавляющее большинство мхов вечнозелёные. Тем из них, что растут на почве, павших стволах, корягах, зимняя стужа не страшна, они укрыты снегом, к тому же многие образуют пышные куртины, удерживающие воздушную прослойку. А вот эпифиты проявляют чудеса выживания! Вообще, когда слышишь про эпифитные растения, вспоминаешь про тропический лес, где стволы «утыканы» орхидеями и бромелиями. Но и в средней полосе России таковые имеются, только они очень миниатюрны, а потому малозаметны.
Пилезия многоцветковая (Pylaisia polyantha) легко узнаётся издалека. Она растёт на деревьях на высоте от 1 до 4 метров, образуя тёмно-зелёные дерновинки с ярким шелковистым блеском. Если приглядеться, то можно увидеть закрученные кончики побегов и многочисленные коробочки на тонких ножках. Виды рода Ортотрихум (Orthotrichum) — сейчас их разделили на несколько родов, но не в этом суть, — похожи на маленькие кустики, тёмно-зелёные, почти чёрные, со светло-зелёными кончиками листьев и выступающими коробочками. Они могут селиться на высоте до 10—15 метров, где нечем укрыться от холода. Пилезия и ортотрихумы на зиму сильно высыхают и переходят в состояние покоя. Тогда ни ледяной дождь, ни морозная стужа, ни обжигающий ветер не могут их погубить. Наступит оттепель, и на стволах опять зазеленеют мхи-«верхолазы».
Так что вечнозелёных растений вокруг нас предостаточно, только зимой многие из них скрыты под сугробами.
