Кувшинка: основные характеристики
- Синонимы названия: Нимфея, Водяная лилия, Nymphaea
- Семейство: Кувшинковые (Nymphaeaceae)
- Род: Кувшинка
- Распространение: от лесотундры до самого юга Латинской Америки
- Жизненный цикл: многолетник
- Ядовитое: нет
- Климатическая зона: большинство видов — тропические
- Использование в ландшафтном дизайне: для большинства садовых водоемов приемлемы мелкие и средние сорта; крупные разновидности подходят только для больших прудов; карликовые — даже для контейнеров с водой
- Хозяйственное значение и применение: корневища могут быть сырьём для приготовления муки и получения крахмала; поджаренные семена кувшинок могут служить заменой кофе
- Листья: образуют листья двух типов — подводные и плавающие
- Размер листьев: мелкие или крупные
- Размер листьев, см: диаметром от 5-7 до 22-30 см, иногда — до 50 см
Кувшинка: среда обитания и черты приспособленности
Для многих тропических и субтропических болотных растений, которые произрастают во временных или затопляемых районах в водоемах со стоячей или проточной водой, характерна способность приспосабливаться к периодической смене дождливого и засушливого сезонов.
Растение в засушливый период растет сравнительно близко от водоема, либо вне воды, либо на несколько сантиметров в воде. При полном высыхании водоема это может привести к полному отмиранию внешних частей растения. В период полой воды, наоборот, они ведут частичный или полностью подводный образ жизни.
Таким образом, растения подобной среды обитания при смене сезонов в состоянии приспосабливаться к подводному или надводному образу жизни. У них перемежающийся жизненный цикл, и они должны за определенный период, от начала дождей и до вероятного отмирания в конце засушливого сезона, (отцвести и принести семена) чтобы гарантировать дальнейшее существование вида.
При наступлении сезона дождей у многих водных и болотных растений сначала формируются характерные ювенильные (юношеские) формы. Из сохранившихся в почве в период засухи вегетативных органов (споры, клубни, луковицы) они вначале образуют слабенькие листья, которые бывают узкими, мягкими и прозрачными.
При прорастании семян после формирования одного или двух зародышевых листочков обычно появляются эти молодые листики. Только с возрастом и ростом растений формируются присущие каждому виду подводные и плавающие листья. Последние своим анатомическим строением, характеризующимся отсутствием устьиц, тонким слоем эпидермиса и обширными воздушными каналами, особенно хорошо адаптируются в водной среде.
Благодаря этому водные листья способны усваивать кислород, углекислоту и питательные вещества непосредственно из воды. В сухом воздухе листья быстро увядают и засыхают из-за незначительности механической ткани и слабой защиты от испарения. Как только уровень воды снова начинает понемногу спадать, эти земноводные растения переходят в свое надводное состояние, то есть у них уже не формируются подводные листья, а укрепившиеся наружные листья выбрасываются над водной поверхностью и вырастают в полный размер.
Эти надводные листья у многих видов имеют совсем иной облик, нежели подводные (гетерофиллия). Если подводные листья часто нежные, тонкие, прозрачные и лентообразные или рассеченные, что увеличивает их поверхность, то характерными признаками наружных листьев являются цельные края, жесткая, кожистая и часто опушенная поверхность. Образование листьев разной формы в различных средах особенно хорошо наблюдается у Нуdrоphila difformis, так же, как и у разнообразных видов Limnophila и Myriophyllum.
Вновь снижающийся уровень воды снова прекращает цветение и образование семян. Как только биотоп начинает пересыхать, растения приобретают все более грубый габитус, вплоть до того, что от снижения влажности почвы у него полностью отсыхают листья. Если у некоторых растений в пересохшей почве все же сохраняются органы, способствующие выживанию, то другие виды полностью отмирают, и лишь их семена пребывают в состоянии покоя, пока не наступит новый сезон дождей и они благодаря благоприятным условиям не начнут прорастать.
У многих настоящих водных растений при достижении ими водной поверхности формируются плавающие листья, которые плоско ложатся на поверхность воды и анатомически приспосабливаются к воде. У них особенно развиты межклетники, способствующие фотосинтезу. Одновременно плавающие листья некоторых видов, например кувшинки, обладают множеством гидропотов, (особые клетки эпидермиса) на тыльной стороне листа, с помощью которых они могут усваивать воду и питательные минеральные вещества. Подобные гидропоты имеются и на листьях множества водных растений.
Некоторые такие растения, как кувшинка (Nymphaea) и кубышка (Nuphar) способны с помощью своих корней и корневищ давать побеги в плохо вентилируемой, бедной кислородом почве. В качестве морфологической адаптации к подобной среде они сформировали систему полостей, с помощью которой части растения, находящиеся в земле, могут снабжаться кислородом от листьев, плавающих на воде. Эти полости настолько велики, что, например, через черешок листа кувшинки можно продувать воздух.
В особенно плотных почвах у растений тропических водоемов иногда можно встретить корни, растущие поверх земли, корни, образующие побеги, и в качестве сверхприспособляемости к такой среде обитания — дыхательные корни. Формирование таких дыхательных корней хорошо известно у некоторых видов людвигии, которые образуются главным образом в бедной кислородом среде и отличаются от обыкновенных корней наличием белой, губчатой ткани с межклеточными пространствами (аэренхима), предназначенной для вентиляции и запаса воздуха. Эти дыхательные корни растут вертикально вверх, вероятно поглощают кислород из атмосферы и через вентиляционную ткань подводят его к подводным побегам.
Плавающие растения имеют морфологические и анатомические приспособления. Так, например, у видов сальвинии оба плавающих листка снабжены множеством межклеточных пространств, в то время как опускающиеся в воду листья делятся на множество нитевидных долей, густо покрытых волосками, выполняющих функцию отсутствующих корней. Особенно обращают на себя внимание утолщенные губчатые черешки листьев у Ceratopteris pteridoides (водяная капуста), Eichhornia crassipes и Trapa natans, которые богато снабжены вентилирующей тканью и тем самым облегчают растению плавание по поверхности воды. У Limnobium тыльная сторона листа покрыта толстым губчатым слоем, что также повышает плавучесть растения.
У плавающих растений есть разнообразные способы защиты от смачивания для сохранения сухой от дождя и росы верхней транспирирующей части листа, находящейся над поверхностью воды. Хорошо известна несмачиваемость листов лотосов (Nelumbo nucifera), усеянных бесчисленными бугорками. Но и у видов сальвинии плавающие листья надежно защищены от смачивания сосочками, расположенными рядами, которые в свою очередь покрыты волосками.
Одновременно эти плавающие листья в форме лодочки способствуют быстрому удалению дождевых капель. У других видов плавающих растений (например, у Pistia stratiotes) несмачиваемость достигается за счет множества волосков. Примечательна и выпуклая форма плавающих листьев некоторых водных растений (например, Phyllanthus fluitans), которая также предназначена для быстрого удаления дождевой воды с поверхности.
Наличие лентообразных, гладких, волнистых или лишенных мякоти листьев, например, у некоторых видов Aponogeton, Cryptocoryne и Vallisneria, является отличительными признаками некоторых водных растений. Подобную форму и структуру листьев можно объяснить как приспособительными, так и защитными функциями, поскольку листья вследствие своей особой формы или структуры поверхности оказывают наименьшее сопротивление сильному течению.
Листья узкой или ленточной формы образуются в особенности у видов, живущих в проточной воде. Такая форма характерна и для реофитов. При этом речь идет о растениях, встречающихся в промежуточных между высокой и низкой зонах и которые на короткое время затапливаются. Листья у них жесткие, кожистые или грубые и имеют соотношение длины к ширине минимум 4:1.
У некоторых водных растений озер Малави и Танганьика можно наблюдать дополнительные адаптивные свойства. Оба африканских озера тектонического происхождения хорошо известны аквариумистам благодаря богатству форм своей ихтиофауны. В переходной зоне от осыпей к песчаному грунту, в зарослях тростника, а также в литоральной зоне встречаются растения, которые приспособились к особым условиям этих водоемов благодаря созданию специальных адаптивных форм.
Так, у Vallisneria spiralis var. denseserrulata удивительно короткие и очень жесткие листья, благодаря чему растения способны оказывать сопротивление волнообразным движениям. У Ceratophyllum demersum и Myriophyllum spicatum в этих озерах благодаря коротким побегам, а также очень жесткой структуре листа и стебля совершенно отличный от популяций других регионов обитания внешний вид, что можно объяснить приспособляемостью и защитой от сильных волн. Вдобавок у С. demersum побеги так компактны, что не плавают свободно в воде, как это наблюдается у других популяций, а вследствие своей большой плотности опускаются на дно, где подвергаются меньшему волнению, чем на водной поверхности.
Оптимальной приспособляемости в естественной среде обитания достигает и гигантская лилия, водяная виктория амазонская (Victoria amazonica). У растений огромные, до 2,5 метров в диаметре плавающие листья, на поверхности которых для газообмена и ассимиляции расположено необходимое количество устьиц. У этих плавающих листьев сильно развито жилкование, а также высокая, до 10 см, боковая кромка, отчего волнение встречает сильное сопротивление и лист не повреждается.
Другими приспособительными средствами к жизни в воде являются ловушки для животных у Aldrovanda vesiculosa и ловчие пузырьки у видов Utricularia, с помощью которых растения ловят мелких животных, переваривают и используют в качестве органического азота. Формирование зимних почек (турионов) следует рассматривать как приспособление многочисленных водных растений к неблагоприятным периодам вегетации. У многих водных растений формируются подобные почки, которые осенью опускаются на дно водоема, где и пережидают холодные времена. Следующей весной они вновь поднимаются на поверхность и дают новые побеги.
В этом контексте интересно и поведение рясковых (Lemnaceae). Поздней осенью у них формируются измененные листецы с сильно развитой межклеточной структурой и большим содержанием крахмала, отчего повышается их удельный вес. Вследствие этого растения утрачивают свою плавучесть и падают на дно. Весной элементы вновь начинают расти и поднимаются на поверхность воды.
Помимо названных форм, приспособленных к жизни в воде, далее будут упомянуты многообразные механизмы опыления водных растений.
Кувшинка: строение и особенности растения
В Техасе обитает мексиканская кувшинка, которую называют водным бананом. У нее под осень на длинных и тонких корневищах образуются гроздья похожих на маленькие бананы крахмалистых клубней.
Другие кувшинки таких достоинств лишены и скроены примерно по одному плану, хотя и живут в разных частях света.
Лист плавучий, как плот. Один цветок, обычно крупный, как чашка. Под водой корневище, богатое крахмалом, как картофель. Почти все кувшинки походят друг на друга. И это понятно: водная среда более однообразна, чем суша.
Лист кувшинок — великолепный образец совершенства в природе.
Внешне он прост. Сердцевидный. Никаких вырезов, зубчиков. Толстый, как лепешка: внутри воздухоносные полости, поэтому и не тонет. Но воздуха содержит в несколько раз больше, чем требуется, чтобы поддержать собственный вес. Для того, чтобы удержать лягушек, которые выбираются на лист погреться на солнышке.
У амазонской кувшинки виктории регии листья также с большим запасом «грузоподъемности».
Могут выдержать вес взрослого человека. Индейские матери, собирая семена водных растений, кладут детей для безопасности на эти листья. В поперечнике они до двух метров, малышу есть где порезвиться.
А края высоко загнуты вверх, за борт не упадет. И не утонет. Один исследователь насыпал на лист десять ведер песка. Только тогда лист утонул.
Такая грузоподъемность объясняется удачной конструкцией листьев. От черешка веером расходятся толстые жилки, наполненные воздухом. Их пересекают поперечные жилки, которые тянутся параллельно завернутому краю листа.
Это тоже пустотелые трубки. Модель листа виктории использовал английский архитектор Д. Пакстон, который проектировал известный Хрустальный Дворец в Лондоне. Можно думать, что большой запас плавучести нужен листу виктории, чтобы не утонуть, когда громадное блюдо его заполнится дождевой водой. Ведь ливни в Амазонии — дело обычное.
Однако листья имеют отличные сливные приспособления, как на крышах домов. Неясно, зачем загнуты края листьев (у других кувшинок, по крайней мере, они не загнуты).
На родине, в тропиках, у виктории вырастает больше двенадцати листьев. Каждые три дня, а в хорошую погоду каждые два дня появляется новый лист. Он начинает разворачиваться днем и за ночь достигает обычных размеров. Поверхность Амазонки сплошь закрывается двухметровыми кругами, и для других водных растений почти не остается места.
Погруженные в воду травы из таких мест исчезают. Замечательно, что рядом с викторией уживается только самое крошечное из цветковых растений Земли — вольфия. Так и обитают совместно: самое большое и самое маленькое.
Виктория — величайшая из кувшинок. В тихих заводях Амазонки скапливается столько листьев, что воды не видно. Даже в оранжереях виктория растет быстро.
Впрочем, и другие кувшинки тоже. За несколько недель вырастают из семечка до цветения.
В США существовал даже своего рода кувшинковый бизнес.
Цветок у кувшинок — живое наглядное пособие. Если заглянуть сверху, увидим, что тычинки, теснящиеся в центре, постепенно переходят в лепестки.
В центре цветка тычинки обычные: с пыльниками на нитевидных ножках. К периферии пыльники мельчают, а потом и вовсе исчезают. Тычиночные нити, наоборот, становятся все шире, все более плоскими, точно их расплющили молотком.
В конце концов тычинка перестает быть тычинкой и превращается в лепесток. Сначала в узкий, потом в нормальный.
Мнения, что из чего возникло, разделились. Одни считают, что тычинки возникли из лепестков. Другие полагают, что все наоборот. Были тычинки, стали лепестками.
У наших кувшинок цветки белые. В тропиках могут быть красными и синими. После опыления цветка цветоножка скручивается спиралью, увлекая цветок под воду. Здесь и созревает плод. Но семена снабжены запасом воздуха, всплывают на поверхность.
По водной глади ветер угонит их в дальние края. Затем семечко падает на дно и только тогда прорастает.
Кто первый открыл кувшинки, неизвестно.
Амазонскую викторию открывали трижды. Первый раз нашли ее на одном из озер Боливии в 1801 году. Через 26 лет обнаружили в реке Паране. Собрали живые образцы, выслали в Париж, в музей. И, наконец, еще через десять лет английский путешественник Р. Шомбург встретил это растение на реке Вербице в Британской Гвиане, после чего виктория была описана и названа в честь английской королевы.
В Англию были высланы семена, с предосторожностями, в мокрой глине.
Но развести американское растение в оранжерее долгое время не удавалось. Кто-то додумался переслать семена в бутылке с водой. Тогда растение наконец выросло и зацвело. В 1849 году толпы англичан осаждали оранжерею, чтобы взглянуть на амазонский цветок.
От него веяло теплом, как от рефлектора, засунули внутрь термометр. Температура оказалась выше окружающего воздуха на 11 градусов.
Цветение виктории длится при плохой погоде три ночи, при хорошей — две. Перед распусканием цветка в вечернем воздухе разносится сильный сладкий запах спелого ананаса.
Затем в сумерках медленно и торжественно разворачиваются 50 белых лепестков. Всю ночь благоухает цветок, крупный, как корзинка подсолнуха. Утром запах исчезает, лепестки складываются, чтобы раскрыться следующим вечером уже красными. Белыми остаются лишь самые крайние.
В Старом Свете виктории нет.
Зато есть эвриала ужасная. Виктория известна всем. Эвриалу почти никто не знает, хотя растет она у нас в Приморье на озере Ханка. Эвриала — ближайшая родственница виктории. Лист эвриалы как средневековый щит: огромный, чуть меньше, чем у виктории, но красивее. С нижней стороны фиолетовый, словно на подкладке. С верхней — сплошные шипы: крупные, острые. Шипы везде: на черешках листьев, на цветоножках, на самих цветках.
А цветки фиолетовые — таких нет у других наших кувшинок.
Охотникам-дальневосточникам эвриала известна давно. В пору цветения, в теплое время года ее вооруженные шипами листья заполоняли болотные дебри. И хотя эти заросли славились обилием водной дичи, редкий охотник отваживался пускаться в рискованное предприятие.
Недаром эвриалу называют ужасной. Болота с эвриалой практически непроходимы. Лишь осенью, когда наступают заморозки и вся плавучая масса начинает отмирать, колючки теряют упругость, и путь к водной дичи становится свободным.
Местное население узнает об этом по запаху гниющих эвриаловых листьев и устремляется на сбор недозрелых семян опасного растения, теперь уже бессильного.
Семена отваривают в соленой воде, едят с маслом и черемшой. Ради семян эвриалу культивируют в Индии.
Эвриала — живой памятник прошлых эпох. И хотя она, как и все растения, отступает под тяжелой ногой человека, его воздействие в некоторых случаях идет ей на пользу.
В Приморье эвриала лучше всего себя чувствует в одном из озер по соседству со скотным двором. На берегу озера постоянно толкутся коровы. Спускаются в воду. Унавоживают ее. Эвриалы стало больше. Увеличились листья. Ярче стали цветки.
На Африканском континенте из кувшинок наиболее известен белый или египетский, лотос. У него крупный и очень красивый цветок с белыми лепестками.
Перед этим цветком египтяне преклонялись, украшая им собственные дома, изображая на стенах храмов.
Другой египетский лотос, растущий на Ниле, голубой. Это тоже кувшинка, но с голубыми цветками. В 1881 году при раскопках сооруженной за тысячу лет до нашей эры гробницы фараона Рамзеса II и принцессы Нси-Хонсу нашли несколько засушенных бутонов и цветков голубой кувшинки. Цветки пролежали три тысячи лет и сохранили цвет.
Шесть гербарных листов из этой находки получил Ботанический институт в Петербурге.