Дуб

Весной в лесах из неприметных семян прорастают новые деревья. Желудь, например, превращается в дуб — в гиганта весом в несколько тонн — с толстыми сучьями, мощным стволом и раскидистой кроной. Чтобы это случилось, растению нужно пройти через множество метаморфоз.

Дуб
Дуб

Наука давно все объяснила, но в голове не укладывается: как из желудя в несколько граммов вырастает многотонное дерево высотой 30 метров, с толстенным стволом и широко разветвленной кроной? Этот гигант, который из года в год воспроизводит тысячи листьев, растет непрерывно, каждый день выкачивая из почвы и доставляя к своей вершине сотни литров жидкости.

Что еще удивительнее, желудю нужны только вода, минералы, воздух и свет, чтобы стать деревом. Ведь семя дуба содержит все органы, форсирующие последующее развитие растения: зародышевый корешок (из него получается подземная корневая система), почка побега (из нее появляются ствол, ветви и листья), а также два семядольных листа (они обеспечивают росток питательными веществами, пока растение не в состоянии самостоятельно вырабатывать жизненно важные вещества). Растительный эмбрион, заключенный в прочную оболочку, пережидает холодное время года, словно в спячке. Но когда весной температура повышается, в нем включается программа роста, которой управляют гормоны.

Дуб или сосна, каштан или береза, кипарис или лиственница — жизнь любого дерева начинается одинаково: от влаги семя в почве набухает до тех пор, пока не лопнет. Затем через разорванную оболочку зародышевый корешок проникает в землю. Закрепившись в грунте, он получает из почвы воду и растворенные в ней минералы, благодаря которым из ростовой почки появляется росток. Он уже движется в противоположном направлении — к свету. При оптимальной температуре росток начинает формировать листья. Есть все условия, чтобы молодой дуб мог развиваться.

ЧУДО ПРИРОДЫ — КОРЕНЬ

Гигантское переплетение множества хитроумно устроенных волосков гарантирует дереву доставку воды и питательных веществ.

Корни дуба — словно подземная крона. Благодаря этому возникает широко разветвленная система, которая обеспечивает дереву устойчивость. Корни, а также их крошечные волоски снабжают дуб жизненно важной влагой: поскольку давление внутри корней растения ниже, чем в грунте, они буквально всасывают молекулы воды из почвы. Кроме того, корни распознают (еще не до конца понятно каким образом), где в почве находятся участки с водой, и растут в соответствующем направлении.

Чем выше дуб, чем сильнее крона тянется к солнечному свету и чем толще ствол, тем больше влаги нужно дереву. Непрерывная подпитка водой прежде всего необходима кроне, в которой происходит фотосинтез — иначе этот жизненно важный процесс остановится. Поэтому подземная корневая система постоянно поглощает из почвы влагу: дубу возрастом около 160 лет требуется в среднем 31 тысяча литров воды в год.

Чтобы получить как можно больше воды и растворенных в ней питательных веществ, дуб направляет свой основной корень в почву на глубину до девяти метров. Благодаря многочисленным разветвлениям, боковым и тонким корням, поверхность корневой системы становится громадной. Основную часть воды корни впитывают через тончайшие отростки. На них постоянно возникают новые волоски толщиной всего в одну сотую миллиметра, которые способны проникать в мельчайшие поры грунта. Эти отростки настолько тонкие, что в них, а затем и в корневую ткань вода попадает в виде молекул. Через специальные каналы (ксилемные трубки), которые находятся в центре такого отростка, частицы воды движутся к главному корню, а затем поднимаются все выше и выше — до самой кроны. В свою очередь, крона через вторую систему каналов (флоэмные трубки) снабжает корневую систему частью сахара, который листья добывают в процессе фотосинтеза. Это вещество обеспечивает корни энергией для собственного роста.

НАСОС В СТВОЛЕ

Два типа надежных сосудов снабжают дерево жизненно важными соками. Эта транспортная система должна постоянно обновляться.

Воде и растворенным в ней минералам на пути из корня в крону приходится преодолевать десятки метров. «Насосная система» дуба (как и любого другого дерева) работает так: часть жидкости, находящейся внутри растения, испаряется через крошечные отверстия в листьях, в результате в каналах «ксилемы» понижается давление, и они начинают всасывать влагу с такой силой, что вода из корней дуба поднимается вверх по стволу со скоростью до десяти метров в час. Помимо ксилемных трубок, транспортирующих воду, прямо под корой проходит другая система каналов — флоэма. По ней из кроны в корни отправляется сахар, вырабатываемый в клетках листьев. В отличие от ксилемных трубок, которые представляют собой сквозные цилиндры, флоэмные каналы состоят из многочисленных удлиненных ситовидных клеток. По ним сахарный раствор может клетка за клеткой соскальзывать в ствол и продвигаться в корневую систему. Чтобы этот удивительный круговорот веществ не останавливался, из специальных клеток, способных делиться (они расположены между ксилемной и флоэмной тканью), постоянно образуются новые проводящие пути. Особенно быстрыми темпами строительство каналов идет в весенние месяцы. В это время прошлогодние каналы постепенно прекращают свою работу, и в стволе возникает новый слой ксилемной ткани — очередное годичное кольцо.

Кроме того, дуб оттесняет старые флоэмные каналы ближе к коре, освобождая место для нового слоя «сахарных» путепроводов. Только по этим вновь образованным каналам циркулируют жизненно важные для растения соки.

СОБИРАТЕЛИ СВЕТА

Листья превращают свет в жизнь — и с помощью хитроумных методов регулируют обмен веществ в дереве.

Старый дуб каждый год формирует сотни тысяч новых листьев, каждый из которых — филигранный шедевр. Ведь именно в листьях происходит фотосинтез — важнейший для нашей планеты биохимический процесс, в ходе которого растения с помощью солнечного света преобразуют углекислый газ и воду в молекулы сахара. Чтобы дерево полноценно обеспечивало себя сахаром, все его листья подключены к системе транспортировки, пронизывающей растение от корня до кроны. Даже крошечные жилки, придающие каждому листу его характерную структуру, имеют как флоэмные, так и ксилемные каналы.

Из проводящих путей часть поглощенной корнями воды попадает в занимающиеся фотосинтезом клетки каждого листа. Другая часть идет к крошечным устьицам на нижней стороне листа. Там жидкость испаряется, приводя в действие насосный механизм внутри растения. В это же время из воздуха внутрь листа проникают молекулы углекислого газа.

С помощью устьиц дуб может контролировать интенсивность испарения: когда жарко и нужно экономить воду, поры сужаются, а при более низких температурах или когда для фотосинтеза нужно больше углекислого газа, они раскрываются.

Осенью дуб переходит в фазу покоя и забирает у листьев все ценные вещества, чтобы отправить их на хранение в ствол и корни. Листья обесцвечиваются и опадают, а следующей весной начинается новая стадия роста.