Листя в клітці

Листя в клітці

Нелегке життя рослин в оточенні травоїдних, особливо великих ссавців. А якщо вони ще й стадами ходять... Втім, порятунок є. Рослини мають різноманітні методи хімічного захисту: токсини, речовини, що сповільнюють травлення або просто огидні на смак. Дрібні листочки, які доводиться обскубувати з гілок по черзі, теж зменшують привабливість рослини — забагато часу доведеться витратити, щоб насититись. Травоїдні віддають перевагу легкодоступним джерелам зелені. А ще у рослин є колючки. Саме про них дослідники механічних засобів захисту рослин думають в першу чергу, і лише недавно вони зрозуміли, що сама структура крони куща чи дерева теж може захистити. Сплутані гілки заважають великим травоїдним дотягнутись до листя, розташованого в глибині крони.

Вперше цю ідею висловив на початку XXI століття професор Кейптаунського університету Вільям Бонд. Він і його колеги припустили, що щільна, заплутана крона деяких новозеландських дерев виникла для захисту від травоїдних птахів моа, а на Мадагаскарі дерева так оборонялись від слонового птаха. Ці велетні вимерли, а крони залишились і допомагають деревам рятуватись від страусів і ему, які теж не проти пощипати листя. В такий спосіб можна відвадити і ссавців. Наприклад, акація кару, що росте в переповненій травоїдними африканській савані, має густу, плоску і широку крону з безлічі розгалужених пагонів. Така крона утворює свого роду клітку, яка, на думку дослідників, робить листя менш доступним для травоїдних. Чому ж не всі дерева в савані формують клітки? А тому, що за меншу їстівність доводиться розплачуватись більшою горючістю. Професор Бонд з колегами досліджував стійкість дев'яти видів африканських акацій до пожеж і травоїдних. Виявилось, що у саджанців малоїстівних видів товста кора, відносно мало крохмалю і крона-клітка. Такі деревця добре горять. А види, стійкі до вогню, зручно і приємно їсти, тому що у них тонка кора, відносно рухла крона і великі запаси крохмалю.

Гіпотеза про крону-клітку виглядає переконливо, однак вимагає експериментальних доказів. Саме цим і вирішили зайнятись дослідники з Франції та ПАР. І одразу зіткнулись з проблемою: як описувати структуру крони? Щільність гілок — одна з ознак клітки — як критерій не підходить. Це дуже мінливий показник, який залежить від багатьох факторів: віку дерева, положення крони, перенесених пожеж, доступності світла і води та інших обставин. Отже порівнювати рослини за цією ознакою не можна, для опису структури крони потрібні інші критерії.

Крона будь-якого дерева структурована, вона складається з повторюваних модулів, а кожен модуль — з різноякісних гілок. В основі модуля — головна гілка, вісь першої категорії. На цій осі розташовуються інші пагони: товсті багаторічні гілки, тонші гілочки, короткі однорічні пагони. Ці різноякісні гілки дослідники називають осями різних категорій і підкреслюють, що категорія осі не рівнозначна знайомому нам зі школи порядку розгалуження, при якому головний пагін, розгалужуючись, формує бічні пагони другого порядку, а ті, в свою чергу, пагони третього порядку і так далі. Осі різних категорій розрізняються за напрямом росту, віком, формою, наявністю шипів. При цьому короткі молоді пагони (осі третьої категорії) можуть відходити і від товстих гілок (осей другої категорії), і від основної гілки (осі першої категорії). Кількість осей розгалуження у листяних дерев досягає чотирьох, у хвойних — шести.

Щоб утворити справжню клітку, гілки повинні бути або дуже густими, або відрізнятись за довжиною. Модуль складається з різноякісних гілок, а повторення модулів створює густоту. Число осей обумовлено генетично, це постійна кількісна ознака, за якою вид достатньо охарактеризувати один раз. А ось число і взаємне розташування модулів залежать від віку рослини. Дослідники врахували кількість осей в модулі, напрям їх росту (горизонтально, вгору або під нахилом), режим розгалуження, довжину міжвузля, наявність і розташування шипів. На підставі цих даних для кожного виду розрахували його внесок в структурний захист (investment in structural defences — ISD). Цей показник і став основною характеристикою крони. Чим він вищий, тим сильніше у виду розвинена «клітковість».

Вчені припустили, що швидкість поїдання рослин залежить від ISD, і для перевірки цієї гіпотези їм знадобилась експериментальна тварина. Африканська савана багата на травоїдних, там бродять антилопи багатьох видів, зебри, жирафи, слони і навіть чорні носороги. Але працювати з дикими тваринами в контрольованих експериментах важко, і для цієї мети зазвичай використовують козлів. Вони такого ж розміру, як антилопи середньої величини: імпали, дукери чи бушбоки. Більші тварини, такі як антилопа куду, для цих експериментів не підходять, тому що можуть просто перекусити гілку молодого деревця.

Перш за все потрібно було з'ясувати, яке листя козлам подобається, а яке ні. Двадцяти голодним тваринам запропонували зразки двадцяти п'яти найпоширеніших в савані видів дерев і кущів. Після дегустації вчені виключили шість найменш привабливих видів, а з решти вибрали одинадцять з контрастною архітектурою крони.

Тепер можна було приступати до експериментів. Їх було два. У першому тваринам пропонували поодинокі гілки рослин висотою близько метра. Гілку встромляли в землю посеред невеликого загінчика і запускали туди випадково обраного козла, якому давали відкусити 50 разів. Потім козла замінювали на іншого, який теж кусав 50 разів. Всього гілку дегустувало четверо тварин. Так перевірили п'ять гілок, взятих з п'яти різних дерев одного виду, і визначили для кожного виду середню швидкість кусання. На жаль, вчені не описали процедуру заміни козла. Страшно уявити, як голодних травоїдних відривають від їжі і виволікають із загону.

У другому експерименті тваринам пропонували не окремі гілки, а невисокі, близько метра саджанці, з яких попередньо видалили все периферійне листя. Тобто козлам було доступне тільки листя, що росте всередині крони і нею захищене. Швидкість кусання залежить і від досяжності листя, і від кількості їжі, яку тварина може запхати в пащу. Якщо за кожним листком доводиться тягнутись, козел кусає рідко. Якщо вдається одночасно схопити багато великих листків, він теж кусає рідко, тому що, перш ніж тягнутись за наступною порцією, потрібно прожувати те, що вже є в роті. Тому дослідники визначали обсяг одного укусу і кількість з'їденої біомаси.

Порівнюючи параметри обгризання окремої гілки та саджанця того ж виду, можна визначити, наскільки дерево захищене кліткою. Листя шести рослин (Gymnosporia harveyana, Gymnosporia maranguensis, Acacia nilotica, Ziziphus mucronata, Scutia myrtina і Dichrostachys cinerea) явно перебували під захистом крони. Козли їли листя всередині крони повільніше, ніж обгризали ізольовані гілки, і з меншою ефективністю. У решти видів (Acacia robusta, Elaeodendron transvaalense, Euclea racemosa, Euclea divinorum і Rhus pentheri) козли об'їдали крону саджанців ефективніше, ніж окремі гілки, тому що з незахищеної крони можна за один раз обірвати чималий пучок листя. За 200 укусів саджанець могли обгризти майже дочиста. Чим вище ISD дерева, тим важче його обгризати. У найважчих для поїдання дерев, — Acacia nilotica і Ziziphus mucronata — модуль складається з осей трьох категорій і є шипи, тому крона у них дуже заплутана і колюча. У більш доступних рослин осі двох категорій: деревні пагони і короткоживучі гілочки, які через рік обпадають і не можуть захистити внутрішню частину крони від травоїдних.

Як показало спостереження, козли повільно обгризають дерева з кроною-кліткою, тому що їм важко дотягнутись до внутрішнього листя. Роблячи це, вони часто притискають вуха і закривають очі.

Дослідникам вдалось довести, що структура крони впливає на швидкість її знищення і може захистити дерево. Чим доступніша і поживніша рослина, тим швидше наїдаються травоїдні. Занадто довго пастись невигідно. По-перше, на це йде дуже багато енергії. По-друге, годування йде на шкоду іншим заняттям, зокрема розмноженню і спостереженню за хижаками. Тому тварини за можливості вибирають найзручніші для поїдання рослини.

Щоб насититись, козлам потрібно з'їсти 2,5% від маси тіла. Якщо рослини доступні і поживні, їм для цього достатньо двох годин на день. Якщо крона має структуру клітки, козли наїдаються за 4-10 годин. Це незадовільний результат, вони таку рослину полишать і підуть до іншої, якщо буде можливість, звичайно.

Дослідники відзначають, що ефект клітки працює тільки в центрі крони і, отже, має сезонне значення. На початку року тварини об'їдають молоді пагони і бруньки на периферії крони, а до кінця сухого сезону листя залишається тільки в середині.

Якщо порівнювати структуру крони-клітки у різних дерев, найкращий захисний ефект мають колючки. Це, мабуть, найважливіший фактор, що уповільнює поїдання. Але одних колючок недостатньо, максимальний захист дає весь комплекс заходів: міцні багаторічні гілки і осі різних категорій. Це дороге задоволення, і крони-клітки зустрічаються тільки в савані, де багато сонця, в затінених африканських лісах їх немає. Там дерева не можуть собі дозволити такі енергетичні витрати.

Однак і в савані життя рослин не безхмарне. Деревам потрібно кілька років, щоб сформувати міцну клітку, а доти вони вкрай вразливі. Як вони при цьому виживають і як справляються в савані інші рослини, які не утворюють клітку, ще належить з'ясувати.

 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також

Про розумні датчики, які допомагають стежити за станом навколишнього середовища.

X

Вхід

Завантажую...