Хитрые листья, или Незеленая зелень

Не парадоксально ли то, что, говоря об окружающем нас мире, мы, не задумываясь об этом, воспринимаем его зеленым? Это легко объяснимо — пока на Земле есть зеленые растения, создающие с помощью света из углекислого газа органику — основу жизни всех остальных, живем и мы.

Но почему же они зеленые? Дело в том, что все предметы мы видим только благодаря тому, что они отражают падающие на них лучи света. Но если, воспринимаемый нами как белый, лист чистой бумаги отражает все части спектра, то, например, кажущийся нам черным телефонный аппарат все их поглощает. Несложно понять, что если волокна ткани пропитать веществом, которое поглощает все лучи света, кроме красных, то и сшитое из этой ткани платье мы будем воспринимать как красное. Точно так же и хлорофилл, основной растительный пигмент, поглощает все лучи, кроме зеленых. И не просто поглощает, но и использует их энергию в своих интересах. И особенно активно — противоположную зеленой красную часть спектра.

И все же листья далеко не всегда бывают зелеными. Именно это и станет темой моего рассказа. Конечно, многие вещи я буду излагать очень упрощенно (да простят меня профессионалы), но иметь представление о причинах изменения цвета растений, как мне кажется, должен каждый человек, всерьез занимающийся их выращиванием.

В тканях любого живого растения постоянно присутствуют несколько пигментов. Конечно, главным является хлорофилл, определяющий основную окраску. Но есть еще и антоциан, активно поглощающий зеленые лучи и полностью отражающий красные. Ксантозин — поглощает все, кроме желтых, а каротин отражает целую группу лучей и кажется нам оранжево-морковным. Известен и пигмент под названием бетулин, который окрашивает ткани растения в белый цвет, но встречается только у березы, и то не в листьях, а в коре, и о нем мы говорить не будем.

Все дополнительные пигменты мы видим лишь после гибели хлорофилла, например, с приходом осенних холодов или в результате старения листа, как это происходит у всенародно любимых кодиеумов, яркие пестрые листья которых, являясь его единственным украшением, по сути, мертвы и ничего не дают растению. Селекционерам осталось лишь выбрать клоны, способные эти бесполезные листья сохранять максимально долго.

Наверное, многим цветоводам приходилось наблюдать покраснение листьев у растений, подвергшихся воздействию излишне яркого солнечного света. В быту это даже называют «загаром». Но когда мы загораем, для защиты от воздействия ультрафиолетового излучения в коже вырабатывается специальный пигмент — меланин. У растений же никаких новых пигментов не вырабатывается, а напротив, разрушается хлорофилл и становится видимым и прежде имевшийся антоциан. Понятно, что такое покраснение — сигнал тревоги для хозяина растений.

Кстати, листья некоторых растений (у кактусов — стебли) при избытке света иногда приобретают голубоватую окраску. Это объясняется выработкой ими на своей поверхности воскового слоя, который очень эффективно отражает все лучи света, но особенно активно голубые и синие.

Очень интересно решают проблему максимального использования света растения, живущие в условиях его постоянного дефицита — под пологом тропического леса. Многие из вас видели листья бегоний, у которых верхняя поверхность листа темно-зеленая, а нижняя, обращенная к земле, — насыщенно-красная. Понятно, что о разрушении хлорофилла в данном случае речь не идет. Дело в том, что лучи света при прохождении тонкой листовой пластины поглощаются далеко не полностью — часть проходит насквозь и теряется растением. Вот именно эту проблему и решает окрашенная антоцианом нижняя поверхность листа. Она отражает особо ценные красные лучи внутрь листа, т.е. заставляет их повторно пройти через хлоропласты. Понятно, что КПД такого листа будет значительно выше.

Важной функцией дополнительных пигментов является улавливание фотонов в желто-зеленой части спектра, которая совершенно не используется хлорофиллом. В результате этого увеличивается общая эффективность фотосинтеза. В качестве примера хочу упомянуть пассифлору трехполосую (Passiflora trifasciata).

Среди огромного разнообразия пассифлор эта стоит особо. Пожалуй, это единственная пассифлора, выращиваемая исключительно ради листьев. Окраска их красно-фиолетовая, изменяющаяся в зависимости от освещения. Она обусловлена наличием дополнительных пигментов, активно использующих все участки спектра падающего света. Кроме того, в центре каждой лопасти листа проходит серебристая полоса. В целом, раскраска листьев этой пассифлоры несколько напоминает раскраску листьев королевских бегоний. Но на ярком свету ее листья становятся просто зелеными, а от полос в лучшем случае остаются отдельные серебристые крапинки.

Дело в том, что серебристые полосы представляют собой ни что иное, как скопление заполненных воздухом клеток. Они в равной степени преломляют все лучи проходящего через них света. Часть из них отражается, и поэтому мы их воспринимаем как серебристо-белые, а большая часть направляется внутрь листовой пластины. Другими словами, эти пустотелые клетки действуют подобно линзам, значительно повышая эффективность фотосинтеза. Понятно, что у листьев, достигших того яруса леса, где освещенность достаточная, нужда в этом приспособлении отпадает, и пустотелые клетки заполняются хлорофиллом.

Вообще же, программа, предписывающая растению вырабатывать хлорофилл, записана в нем на генном уровне. Известно более сотни генов, участвующих в этом процессе. Но этот сложный механизм иногда дает сбой, и появляются растения, у которых или часть листовой пластины, или отдельные листья целиком лишены хлорофилла. Их клетки могут быть заполнены или дополнительными пигментами и иметь соответствующую окраску, или быть просто пустотелыми и казаться нам белыми.

Конечно, с точки зрения физиологии эти растения надо считать больными, неполноценными. Но в практическом цветоводстве они относятся к особо декоративным, и их охотно выращивают многие любители.

Имея дело с такими растениями, следует учитывать, что они гораздо капризнее своих здоровых зеленых собратьев и особенно требовательны к режиму освещения, так как недостаток хлорофилла в первую очередь сказывается на питании растения. При недостаточном освещении они теряют яркость и пестроту окраски, становятся блеклыми и угнетенными. Кроме того, надо помнить, что избыток в почве азота может привести к исчезновению пятнистости листьев за счет накопления хлорофилла.

При размножении таких растений наследование пестрой окраски возможно только у черенков. Сеянцы, а иногда и листовые черенки, превращаются в нормально окрашенные экземпляры.

Отдельного упоминания заслуживают необычные листья некоторых представителей семейства мезембриантемовых (аизооновых) и в первую очередь, конечно же, литопсов.

Эти растения представляют собой очень толстое реповидное корневище, несущее пару мясистых листьев. Основная задача этих жителей южно-африканской пустыни Намиб — выжить в условиях испепеляющей жары. Для этого и корневище, и большая часть поверхности листьев погружены в песок. Над его поверхностью возвышаются только плоские верхушки листьев. Но фотосинтез в них не происходит — хлорофилл находится в глубине листьев. А поверхность листа действует подобно фильтру с изменяющейся прозрачностью. Другими словами, количество света, достигающего хлоропласты, строго дозируется и никогда не бывает чрезмерным.

Кроме того, окраска верхушек листьев литопсов и своеобразный рисунок на них позволяет им полностью сливаться с окружающей средой и выглядеть как камешки. И, хотя в Намиб не так уж много травоядных животных (в основном, черепахи), такая маскирующая окраска (мимикрия) оказывается совсем не лишней.

В связи с мимикрией вспомнилась интересная история из собственной практики. Была у нас в коллекции Пассифлора леопардоволистная (Passiflora pardifolia), на листьях которой постоянно появлялись непонятные желтые пятна (фото справа). К тому же на этих пятнах нередко присутствовали капли сладковатой жидкости. И складывалось впечатление, что у нас завелся неизвестный вредитель. Были опробованы всевозможные ядохимикаты, а кончилось все это гибелью растения.

Значительно позже я нашел информацию, которая все объясняла. Оказывается, естественный ареал распространения этой пассифлоры лежит на пути миграции по территории Центральной Америки бабочек-махаонов. Эти безжалостные обжоры оставляют после себя полосу мертвого леса. Но листьями питаются не сами бабочки, а их гусеницы. Так как каждой из них потребуется много пищи, бабочка, перед тем как отложить яички, тщательно осматривает листья. Заметив уже имеющуюся чужую кладку, она попросту улетает к другому растению.

Так вот, пятна на листьях нашей пассифлоры были имитацией кладок этих бабочек, а не результатом воздействия каких-то вредителей. Но мы об этом не знали.

Конечно, рассказывая о роли листьев в жизни растения, уместно было бы упомянуть и другие функции, которые они могут выполнять. При этом их цвет уже не имеет никакого значения.

Например, листья Хойи черепитчатой (Hoya imbricata) своими краями плотно прилегают к коре растения, на котором это растение поселилось (фото слева). Именно в этих своеобразных шалашиках находят себе кров целые колонии хищных муравьев. Они не только надежно защищают хойю от посягательств любых насекомых-вредителей, но и отходами собственной жизнедеятельности регулярно подкармливают ее.

А близкая родственница хойи дисхидия имеет листья, растущие в форме мешочка. В них накапливается изрядное количество дождевой воды, которую дисхидия сама же и высасывает с помощью дополнительных корешков.

Широко известны растения, быстро двигающие листьями. Благодаря этому умению побеги мимозы стыдливой приобретают малопривлекательную форму сухих сучков, и растение избегает повреждения растительноядными животными. А моментально смыкающиеся листья-ловушки Венериной мухоловки (Dionaea muscipula) способны надежно удерживать пойманное насекомое довольно длительное время, необходимое для его «переваривания». Этим дионея решает проблему компенсации жесткого дефицита азота в почве в местах ее произрастания.

Есть растения, листья которых действуют подобно лопастям вентилятора, создавая искусственное движение воздуха внутри кроны. Одно из них — Десмодиум вращающийся (Desmodium gyrans) из семейства бобовых. Самое интересное, что этот «вентилятор» автоматически включается при достижении температуры окружающего воздуха строго определенного уровня (+24 град.). И сам же отключается.

Но, наверное, это тема отдельного рассказа.