3_rast

Обнаружить процесс испаре­ния воды можно, поместив листья любого неповрежден­ного растения (например, ге­рани) в колбу, закрепленную горизонтально в штативе. От­верстие следует закрыть ватой. Вскоре мы увидим, что внут­ренняя поверхность колбы по­крылась каплями влаги. Это — конденсат водяных паров, вы­деленных листьями.
Попытаемся выяснить, ка­кая сторона листа сильнее ис­паряет воду. Для этого приго­товим 5 %-ный раствор хлори­да кобальта и погрузим в него кусок фильтровальной бумаги. Влажная бумага имеет розо­вый цвет, однако при высу­шивании приобретает ярко-си­нюю окраску. Подсохшую фильтровальную бумагу при­ложим к обеим сторонам листа и прикроем сверху и снизу стеклами, которые закрепим резинкой.
Спустя некоторое время бу­мага начнет розоветь. Это зна­чит, что лист испаряет воду, под воздействием которой и из­менилась окраска нашего ин­дикатора. Особенно интенсив­но порозовение идет на нижней стороне листа. Это обусловле­но тем, что обычно здесь располагается больше устьиц и, следовательно, сильнее про­исходит испарение.
Значительное количество во­ды транспирирует раститель­ность лесов. Взрослая береза за сутки испаряет около 40 лит­ров воды, а за весь вегетацион­ный период — семь тысяч. Еще более интенсивным испарением обладают ивы и тополя. За ве­гетационный период лесные массивы Центральной Европы в ходе транспирации выделяют около 250—400 миллиметров влаги.
Лесоводы давно уже подме­тили, что на месте вырублен­ных лесов нередко образуются болота, которые исчезают в том случае, если на них вырас­тут новые леса, которые высо­сут из почвы избыточную влагу.
Вырубка лесов ведет к резко­му поднятию грунтовых вод. На рисунке показано измене­ние их уровня под буковым лесом. В течение весенне-лет­него сезона он постепенно сни­жался, достигнув своего мини­мума осенью. Зимой запасы грунтовых вод пополнялись. Но когда произвели сплошную рубку букового леса, грунто­вые воды на протяжении всего года оставались приблизитель­но на одном уровне.
Чрезвычайно большое коли­чество воды испаряют эвка­липты. В течение года одно растение эвкалипта способно испарить до 14 тонн воды. Воз­никает вопрос, почему именно эти растения являются рекордиетами по интенсивности транспирации? Это отнюдь не случайно. Эвкалипты — самые высокие цветковые растения. Так, в прошлом были описаны экземпляры высотой до 155 мет­ров при диаметре ствола 25. Сейчас таких гигантов нет, но 100-метровые деревья в воз­расте 350—400 лет сравнитель­но недавно еще можно было встретить во влажных лесах Австралии. Чтобы поднять воду так высоко, одного корне­вого давления мало — его едва хватает, чтобы доставить ее на десятиметровую высоту. Испарение — вот тот двигатель, ко­торый позволяет транспорти­ровать влагу на более высокий уровень, и чем интенсивнее этот процесс, тем легче дере­вьям снабжать водой листья. Так что вовсе не случайно эв­калипты транспирируют так интенсивно.




Для некоторых читателей, возможно, осталось неясным, почему испарение воды способ­ствует ее поднятию по стеблю. Поясним это на опыте. Возь­мем небольшой отрезок стек­лянной трубки, в один конец которой герметично вставим срезанную ветку какого-ни­будь дерева или кустарника, а через другой наполним ее во­дой. Затем зажмем свободное отверстие пальцем и погрузим трубку в ртуть. Вскоре мы уви­дим, что последняя начинает подниматься, замещая всасываемую веткой воду. Точно та­кое же явление наблюдается и в природе: листья дерева испаряют воду и одновременно поднимают жидкость, находя­щуюся в сосудах стебля, по­добно ртути в стеклянной труб­ке. (Пары ртути ядовиты, поэ­тому делать этот опыт в до­машних условиях не рекомен­дуется.)

Итак, эвкалипты, чьи корни уходят на глубину 30 метров, словно гигантские помпы выка­чивают воду из почвы,беспере­бойно снабжая ею огромную крону.
Еще в прошлом веке воз­никла мысль об использовании этих гигантов растительного мира для осушения болотистых местностей в южных широтах, где велика вероятность появ­ления малярии. К тому же ока­залось, что эвкалипты выделя­ют особые вещества — фитон­циды, губительно влияющие на патогенные микроорганизмы и комаров, участвующих в распространении малярийного плазмодия. Благодаря этим ве­ществам деревья обеззаражи­вают воздух.
В 1909 году эвкалиптовые посадки с успехом использова­лись для этой цели в Португа­лии. В Италии с их помощью были осушены Понтийские бо­лота. Высаженные на мысе Доброй Надежды, они в тече­ние трех лет буквально преоб­разили нездоровый климат местности.
В 30-х годах большое коли­чество эвкалиптовых деревьев было высажено в Грузии для уничтожения Колхидских бо­лот — крупного очага распро­странения малярии.
Благодаря интенсивному росту очень быстро саженцы превратились в мощные дере­вья и местность стала здоро­вой.
К сожалению, эвкалипты теплолюбивы, поэтому их нель­зя высаживать в северных районах, где почвы нередко пе­реувлажнены.
Растения в засушливых рай­онах транспирируют с различ­ной скоростью. Те из них, ко­торые достигают своими корня­ми грунтовых вод, испаряют обычно много влаги. Это — так называемые фреатофиты: финиковая пальма, верблюжья колючка. Американские геобо­таники считают, что массовое развитие фреатофитов в райо­нах, слабо обеспеченных водой представляет большую уг­розу сельскому хозяйству, по­скольку чревато непроиз­водительными потерями воды, поэтому солеустойчивый кедр принес немало бед в арид­ные районы юго-запада США. Это растение отличается чрез­вычайно глубоко залегающей корневой системой и высокой интенсивностью транспирации. При прорастании семян и на начальных этапах развития оно нуждается во влажных ус­ловиях. В дальнейшем, кедр способен обеспечить себя во­дой из глубинных почвенных горизонтов. Однако в резуль­тате сильной транспирации этот вид поглощает слишком большое количество влаги из почвы. Он обживает места, расположенные около естест­венных источников — ручьев и ключей. Впервые это растение появилось в Мертвой долине в районе Игл Боракс Спринг в 1930 году и уже к 60-м годам способствовало полному исчез­новению поверхностных вод. Когда же кедр был уничтожен, вода снова вернулась.
Советские ученые тоже наб­людали понижение уровня грунтовых вод в результате де­ятельности фреатофитов. Так, например, по мере развития растительности в Кура-Араксинской низменности и в Но­гайской степи грунтовые воды заглублялись, и этот процесс длился вплоть до ноября — декабря — времени, когда рас­тения заканчивают свое раз­витие и перестают транспири- ровать. Выпадающие зимой дожди пополняют запасы под­земных вод, и их уровень на­чинает вновь повышаться.
Относящаяся к числу фреа­тофитов финиковая пальма расходует на транспирацию до 1752 миллиметров влаги. И это в местах, где количество осад­ков не превышает 200 миллиметров! Ясно, что столь неэко­номное испарение воды обус­ловлено бесперебойным пос­туплением ее через корни.
Другие растения приспосо­бились к существованию в за­сушливых районах, наоборот, благодаря резкому сокраще­нию транспирации. Их корни не могут в достаточном коли­честве поставлять воду, поэ­тому оии погибли бы в случае интенсивного испарения от обезвоживания. Вот почему при недостатке влаги саксаул сбрасывает молодые побеги и таким образом регулирует свой водный режим.
Очень экономно расходуют воду кактусы, о которых Вла­димир Маяковский писал:

Аж сам
не веришь факту:
Из всей бузы и вара Встает
растенье-кактус Трубой от самовара.

Действительно, форма как­тусов необычна. Они похожи и на ребристые шары, и на мно­гогранные зеленые колонны, иногда — на огромные канде­лябры (подсвечники). Особен­ности строения кактусов обус­ловлены необходимостью прис­посабливаться к чрезвычайно засушливым условиям. Во-пер­вых, у них очень небольшая поверхность тела и вместо листьев торчат колючки. Во- вторых, стебли покрыты плот­ной и толстой кожицей с небольшим количеством ус­тьиц, которые почти всегда за­крыты. Все это приводит в рез­кому сокращению транспира­ции.
О растениях, запасающих воду, мы поговорим особо.
Наедине с пустыней
В настоящее время в пусты­нях работают люди многих специальностей: строители и геологи, нефтяники и чаба­ны, дорожники и метеороло­ги, газодобытчики и ботани­ки… Нередки случаи, когда человек остается наедине с пустыней. Антуан де Сент-Эк­зюпери в книге «Планета лю­дей» прекрасно описал состоя­ние человека, обреченного на умирание от жажды. Испытав на себе жестокое дыхание пустыни, он с полным пра­вом мог сказать:

«Вода доро­же золота, малая капля воды высекает из песка зеленую искру-былинку».

Известный поэт Т. С. Элиот (1888— 1965) в поэме «Бесплодная земля» писал:

Нет здесь воды всюду камень Камень и нет воды и в песках дорога Дорога которая вьется все выше в горы Горы эти из камня и нет в них воды Была бы вода мы могли бы напиться На камне мысль не может остановиться Пот пересох и ноги уходят в песок О если бы только была вода средь камней Горы гнилозубая пасть не умеет плевать.

И все же, как бы ни была жестока пустыня, но и здесь есть скудная растительность. А растения, особенно фреа- тофиты, испаряют много во­ды. Нельзя ли использовать ее для нужд человека, оказавше­гося наедине с пустыней? Оказывается, можно.
Нередко в пустынях можно встретить верблюжью колючку — растение из семейства бобовых, возвышающееся над поверхностью почвы на пол­метра. Ее легко опознать по пышной зелени и крупным ко­лючкам, густо покрывающим растение. Корни верблюжьей колючки могут проникать в субстрат на глубину 15—18 метров и благодаря этому до­стигать уровня грунтовых вод. Будучи типичным фреатофитом, она испаряет огромное количество воды, что позволя­ет ей снижать температуру тела тогда, когда термометр показывает 50 °С в тени. По­этому листья верблюжьей ко­лючки даже в самое пекло сохраняют свежесть и успеш­но фотосинтезируют.
Сотрудники Института фи­зиологии и эксперименталь­ной патологии аридной зоны Туркмении попыта­лись собрать испаряемую во­ду. Ведь в пустыне для чело­века бывает дорог каждый глоток. С этой целью на ра­стения верблюжьей колючки поплотнее одели обыкновен­ные полиэтиленовые пакеты. Результат превзошел ожида­ние. В зависимости от величины растения за час в пакете собиралось от 30 до 50 милли­литров влаги. За световой день пять-шесть полиэтилено­вых пакетов размером 1X1 метр могут собрать 2—2,5 лит­ра жидкости, которая по вку­су напоминает терпкий зеле­ный чай.

Таким же образом собира­ют воду и от других расте­ний пустыни. Вот так на прак­тике можно использовать зна­ние физиологии растений.

Print Friendly

Это интересно: