Один из героев сказки датского писателя Ханса Кристиана Андерсена как‑то решил взглянуть через увеличительное стекло на каплю обычной воды из канавы. То, что он там увидел, повергло его в дикий ужас. Мельчайшие прожорливые существа бегали, прыгали, набрасывались на своих собратьев и без зазрения совести поедали друг друга. Долго наблюдал за происходящим и подошедший старый колдун. А потом в величайшем удивлении воскликнул:
– Да ведь это Копенгаген или любой большой город!
Капля прозрачной на вид воды при увеличении оказалась густонаселенной. В ней бурлила жизнь. Не зря страстный поклонник дикой природы американский мыслитель Генри Дэвид Торо так любил смотреть в зеркало вод, в которых под яркими лучами солнца резвились многочисленные живые создания. Он знал, что их там гораздо больше и что даже самые мелкие, которых он не видит, тоже участвуют в этой пляске жизни.
Открыть для себя целый мир, следовательно, можно даже в обычной лесной лужице. А если заглянуть в болотную…
Ботанические чудеса на болоте, как можно было смело предполагать, не ограничиваются только участками суши. Немало интересного таит и вода, если к ней внимательно приглядеться. Весной и летом близ поверхности озер, прудов, стариц рек, в болотных канавах и просто в мочажинах легко обнаружить самого странного, пожалуй, жителя зеленого мира – пузырчатку, или «водяную елочку», как порой именуют ее в народе. «Растение напоминает нежную веточку лиственницы, брошенную в воду», – характеризует ее внешность известный болотовед Г. А. Елина. Причем чистой воде она, как ни странно, больше предпочитает гнилую.
«Тот, кто впервые знакомится с растением, – пишет другой авторитетный ботаник С. П. Аржанов, – бывает немало удивлен, когда, желая вынуть цветущее растение из воды, замечает, что за ним тянется какая‑то сеть тонких темных нитей. Кажется, по первому впечатлению, что растение зацепилось за какое‑то другое, но сейчас же оказывается, что это не так: сеть эта непосредственно соединена с цветоносом. Эта странная сеть и есть собственно само растение; это – стебель и листья, так как корней у пузырчатки нет».
Последнее обстоятельство как раз и определяет образ ее жизни, который можно назвать бродячим, хотя для растения это и звучит парадоксально. Влекомая слабым течением или волнами, пузырчатка свободно перемещается в воде. Случается, останавливается, зацепившись якорными побегами за другое растение, выступ берега, острова, оставленный рыбаками кол, притопленную лодку или же просто придонную неровность. Переменившийся ветер может сорвать ее с места и погнать в прямо противоположную сторону. Так и странствует она от берега к берегу по прихоти стихии.
Листья у кочующего по водоему зеленого создания устроены очень интересно. Они не представляют цельных структур, какие мы привыкли видеть у водных растений. Листовая поверхность многократно рассечена до нитевидных долей. У пузырчатки обыкновенной (Utricularia vulgaris), жителя наших болотных вод, концы молодых стеблей так густо ими окружены, что приобретают схожесть с пушистым хвостом лисицы.
Пузырчатка обыкновенная
Любопытно организован у пузырчатки и процесс размножения. Он должен происходить в сухой среде, чтобы образовалась нормальная жизнеспособная пыльца и ее могли разнести куда надо пчелы или другие насекомые. Но вокруг – сплошная мокрядь. Какая тут может быть пыльца, а тем более опыление? Не рыбами же.
Но природа и здесь нашла подходящее решение. Ко времени цветения из воды выходит и постепенно поднимается над ней на 8–12 см что‑то вроде тонкой подзорной трубы. Это, конечно же, цветонос. Вскоре он покрывается ярко‑желтыми двугубыми цветками, помеченными оранжевыми пятнышками. Цветы снабжены шпорцами и формой похожи на другой более известный нам наземный цветок из семейства норичниковых – львиный зев, напоминающий пасть льва. Благодаря этой нарядной надводной надстройке растение примерно с июля по август становится хорошо заметным. Не только и не столько нам. Это зовущий сигнал крылатым любителям сладкого нектара: «Спешите, напиток уже приготовлен!»
Цветы опыляются крупными насекомыми (шмелями и проч.), летающими в поисках лакомого угощения не только над сушей, но и над просторами вод. Созревшие в конце вегетации семена падают в воду и опускаются на дно, где и прорастают. Размножение может идти и вегетативно – оторвавшимися частями растения. Развиваясь, они дают начало дочерним поколениям.
Ботаники считают пузырчатку одним из самых специализированных хищных растений. Даже непрофессионал, посмотрев на ее необычную внешность, начинает понимать: тут кроется какая‑то загадка. Многие ее листовые дольки, особенно на концах веточек, превращены в пузырьки (давшие название растению). Они‑то и заставляют задуматься путешественника, а тем более натуралиста, с чего бы это? Напрасно природа не стала бы их создавать.
Долгое время считалось, что пузырьки выполняют функцию поплавков – и только. Помогают растению держаться в верхних слоях воды. Но оказалось, что они также искусные ловушки для резвящейся в воде животной мелочи. И эта их роль – главная, чрезвычайно важная для полноценной жизни всего организма.
Пузырьки невелики, размером примерно от просяного зерна до небольшой горошины (от 2 до 6 мм в диаметре, если быть точным), сидят на коротких ножках. Форма яйцевидная или грушевидная. На фоне листовых нитей они кажутся маленькими подводными ягодками. Но, пожалуй, больше всего они похожи на одну из своих обычных жертв – дафнию или водяную блоху.
Стенки пузырька непроницаемы для воды и немножко сдавлены в пассивном положении, что обеспечивает необходимый для эффективного захвата живой пищи перепад давлений (наружное должно быть выше). Произвольное просачивание воды в этот растительный сосуд исключено: вход в него надежно заперт упругим пружинистым клапаном – самым хитроумным приспособлением ловчего аппарата. Он открывается только внутрь и, автоматически захлопываясь за впущенной жертвой, отрезает ей единственный путь к отступлению.
Тот, кто занимается рыбалкой, может легко представить подобную конструкцию. Она напоминает упругую крышку кана, держащую взаперти пойманных рыб, в сильно уменьшенном, разумеется, масштабе.
Клапан приводится в действие расположенными у входа чувствительными волосками, которые разветвлены на концах и похожи на маленькие антенны. Реагируют они на малейшее прикосновение. Стоит только проплывающему мимо рачку или юркому, недавно вышедшему из икринки мальку задеть хотя бы один из них, как волоски отгибают нижний конец дверцы и входной люк тут же резко открывается. Мощный поток воды, врываясь под давлением внутрь, моментально (менее чем за миллисекунду) вталкивает туда неосторожную малявку. Нередко – хвостом вперед. И дверца вновь мгновенно запирается на пружинистый замок.
Сам акт ловли, особенно если учесть его скорость, в какой‑то степени смахивает на глотательное движение. Это отметил еще в 1811 году швейцарский энтомолог Броше. Вход в пузырек в этой связи нередко сравнивают с ротовым отверстием. Но это, конечно же, не пасть животного, как некоторым ранним исследователям хищных растений хотелось представить. Всего лишь удачная метафора, основанная на сходстве некоторых признаков, но не более того.
Около 40 лет назад известный голландский (впоследствии – американский) ботаник Ф. У. Вент утверждал, что жертва пузырчатки вталкивается внутрь так стремительно, что за этим не может уследить ни человеческий глаз, ни кинокамера. Когда данный процесс все же удалось заснять на пленку (это сделал ботаник Ллойд), то оказалось, что открывание занимает всего 1/160, а закрывание – 1/40 долю секунды. «Рот» действует словно затвор фотоаппарата. Бывает, что при этом нечаянно защемит и еще какой‑то объект. Дарвин‑сын однажды во время опыта наблюдал, как было зажато в дверной щели щупальце дафнии. Оно продержало этого ветвистоусого рачка в привязанном положении целый день.
Исследователей пузырчатки с давних пор волнует вопрос: что заставляет животных «ломиться» в закрытую дверь пузырька – поиск возможной пищи, защита от преследования или попытка найти пристанище для временного отдыха? Видя, как водная живность постоянно толпится у опасного клапана, можно даже подумать, что она сама по собственной глупости лезет головой прямо в петлю.
Но это не совсем так. Губит малышню не одно лишь любопытство, чего, в общем‑то, ей не занимать: дети есть дети, даже если они из иного царства. Полагают, что главным образом ее все же привлекает сахаристая слизь, выделяемая особыми железками. Очень даже возможно, что какое– то значение имеет и окраска. Клапаны выделяются на зеленом фоне красивым индигово‑синим цветом. Иногда в такие тона окрашен и сам пузырь, хотя чаще он все же бесцветный или беловатый.
Здесь, впрочем, есть маленький нюанс, на который стоит обратить внимание. Дарвин то же считал клапан бесцветным и чрезвычайно прозрачным, но от водил данному фактору ту же приманивающую роль. «Невероятно, чтобы замечательная прозрачность клапана, – писал он, – являлась обстоятельством случайным. Может быть, образуемое им светлое пятнышко служит приманкой. Длинные щетинки, окружающие вход, по‑видимому, служат той же цели». У жителей подводного мира, как видим, могут быть свои понятия о красоте и пищевых сигналах, отличные от комариных или мушиных.
Крупным водным животным пузырек не доступен из‑за мало го его размера. А во избежание повреждения ими входного отверстия (мало ли что взбредет в рыбью голову, ведь любят же они всюду тыкаться своими твердыми носами) вокруг него предусмотрены различные выросты и выступы. На поверхности самого клапана торчат две пары щетинок, которые выполняют ту же защитную функцию.
Пузырьки пузырчатки
Итак, живая пища пузырчаткой захвачена и надежно упрятана в изолированную камеру. Какие же события происходят там дальше – за ее стенами?
Густая поросль четырехраздельных и двухраздельных волосков, расположенных на внутренней поверхности пузырька, энергично всасывает впущенный в него при ловле излишек воды, которая выталкивается затем наружу. Благодаря этому боковые части опять втягиваются внутрь. Сосуд становится похож на сдавленную резиновую грушу. В его стенках снова создается эластичное напряжение и перепад давления, необходимый для захвата очередной жертвы.
Пузырек готов принять нового клиента уже через 15–20 мин. А вспомните лист росянки? Он мог ловить вторую муху не раньше чем через несколько дней. Почувствуйте, как говорят, разницу.
Бывает, правда, что на проглатывание крупной личинки у водного хищника уходит 3–4 часа. И все равно это намного меньше, чем возятся со своей добычей его ближайшие родственники на том же болоте. «Этот процесс напоминает мне то, что происходит, когда крупная лягушка попадает в добычу маленькой змее», – сообщала Дарвину одна его корреспондентка, которую он представляет как «мисс Трит из Нью‑Джерси». Подобную картину не раз доводилось наблюдать и нам.
А теперь посмотрим, кто же отбывает вынужденное заточение в плавучей «тюрьме», которая становится потом их могилой.
В принципе, это может быть любое живое существо, способное протиснуться через входные ворота. Туда попадают мелкие беспозвоночные типа дафний или циклопов. Очень часто в ловушке оказываются и ветвистоусые рачки хидорусы. Иногда там находят целый мелкий зверинец из рачков, протозой, личинок комаров и жуков. Обнаруживали даже рыбью молодь и головастиков, только что вышедших из икры. Эти нежные создания погибают быстрее всех.
Однажды был поставлен такой опыт: пузырчатку бросили в сосуд с водой, в котором находились крошечные мальки. Через 6 часов дюжина их уже оказалась в ее пузырьках. Одни вталкивались туда вперед головой, другие – хвостом, свидетельствуя о том, что оказались они там явно не по своей воле. А два рядом расположенные ловчие сосуда захватили одну и ту же рыбку. Головную часть «приватизировал» один, а хвостовой завладел не менее шустрый сосед. Уступить добычу конкуренту никто из них не пожелал. Рыбка так и переваривалась – в двух «желудках» одновременно.
Исследователи находили в пузырьках также пресноводных червей. Попадали в них и непрошенные гости – водоросли, инфузории и другие низшие организмы, которые прекрасно себя чувствовали среди разлагающихся животных остатков.
Аппетит у пузырчатки превосходный. Ловчий снаряд по обыкновению набит рачками, которые заглатываются в мгновение ока. На мелководьях она съедает большую часть маломерной живности. В ботанической литературе есть такие данные: за полтора дня в 90 пузырьков растения угодило 270 рачков. А один из таких растительных ловцов умудрился за это время затолкать в себя 12 экземпляров.
Ботаник Р. У. Хегнер однажды не поленился сделать подсчет для всего растения общей длиною 220 см. Результат оказался ошеломляющим: в плену сидело 150 тысяч низших ракообразных да плюс еще огромное количество всевозможных протозой, мелкую массу которых просто невозможно было учесть. Такой прожорливости могли бы позавидовать росянка и жирянка вместе взятые. Неудивительно, что ученые одно время даже рассматривали возможность использования пузырчаток в борьбе с малярийным комаром.
В 1979 году американскими исследователями Д. Мейерсом и Дж. Стриклером был проведен и такой интересный опыт: у ловушки удалили весь сторожевой аппарат – ветвистые антенны и расположенные поблизости нитчатые щетинки. Суточная добыча рачков упала на 79 %. Ловля их сделалась стихийной, и это сразу же отразилось на производительности.
Словно забавляясь, пузырчатка позволяет добыче какое‑то время (от 12 до 48 часов) поплавать во внутреннем бассейне, пока в нем не израсходуется запас кислорода. Животное, следовательно, умирает от удушья или же, как считают другие биологи, от голода. Единого мнения здесь нет. После этого за работу принимаются… одни полагают, что ферменты (которые выделяются внутренними железками), другие – что бактерии, а волоскам– железкам отводится лишь всасывающая функция. Очень возможно, что действуют и те и другие – согласованно и эффективно.
Для проверки способности к пищеварению Дарвин (по примеру с другими насекомоядными растениями) предлагал водному пирату микрокусочки мяса, кубики белка, части хряща и т. д., которые он просто проталкивал через входное отверстие пузырька, отжимая осторожно клапан. Разрезая затем в течение трех последующих дней ловчие камеры, он не обнаружил каких‑либо признаков работы ферментов. И сделал вывод: пузырчатка не может переваривать пойманных ею животных. А может, растение просто не любит «принудиловку»?
Причина «озверения» пузырчатки та же, что и наземных растений‑хищников: нехватка азота. Дефицит его в болотной почве, конечно же, означает недостачу и в водной среде. Точно так же обстоит дело и с добавлением в рацион питания животного пайка. Как и росянка (или жирянка), пузырчатка может прожить без него, но будет выглядеть по всем жизненным показателям далеко не лучшим образом.
Доказательств тому предостаточно. В одном из ранних опытов пузырчатку культивировали раздельно в чистой воде и в воде, содержащей множество мелких животных (дафний). У вегетарианцев (в контрольной серии) прирост биомассы оказался вдвое меньшим.
Длительные наблюдения за жизнью водного агрессора выявили и другие интересные моменты. В самом начале молодая особь пузырчатки ведет себя, как все нормальные растения: усваивает воду и соли, а также двуокись углерода в процессе фотосинтеза; дышит, используя воздухоносные ткани, и т. д. Роль корней при этом выполняют тонко рассеченные стеблевые побеги. С обычного пути она сбивается с появлением пузырьков или камер, как их еще называют. Но они не отменяют фотосинтез, а лишь дополняют его в питании.
В экспериментах было также замечено: при сбалансированном минеральном питании пузырьки у водного хищника могут исчезать и заменяться обычными листьями. Это ли не пример удивительной пластичности живого организма. Выработанное веками и выгодное для питания в жестких условиях видоизменение листьев при нормализации среды ликвидировалось буквально в течение одной недели. Достаточный приток азота делал пузырьки ненужными для растения.
К зиме пузырчатка готовится заблаговременно. С осени на кончиках ветвей образуются зимующие почки, в которых листья уложены в плотный компактный комочек (или клубочек). Величиной он примерно с горошину. С помощью наружной липкой слизи такие клубочки нередко приклеиваются к водоплавающей дичи и переносятся на другие водоемы. Но подавляющее большинство перезимовывает на дне своего водоема. Стебель растения со старыми листьями к этому времени отмирает. Воздушные канальцы его заполняются водой, и отяжелевшее растение тонет. Удел его в ближайшем будущем – разложение и превращение в ил.
А потомство остается жить в зимующих почках. Весной они всплывают. После вынужденной спячки в ледяной воде живые комочки раскрываются (используя большой запас отложенных питательных веществ) и разносятся бурным половодьем в самые разные места (так и хочется сказать – на новые квартиры. Но ведь пузырчатка скорее странствующий житель, чем оседлый). Там они, разрастаясь в длину и быстро развиваясь, дают начало дочерним поколениям.
Род Utricularia (от лат. Uter – пузырь, мех для вина) велик. Он занимает первое место среди насекомоядных растений по числу видов. Сейчас их, по уточненным данным, 227 (раньше считали, что 250), которые распространены в основном в других частях света (у нас только три вида). Большинство из них живет в водной среде. Но некоторые ведут наземный образ жизни. Есть среди них и эпифиты – дети дождя и росы. Они приспособились жить в насыщенном влагой воздухе – в сыром мху, на мокрых корнях, на гнилой коре деревьев, на их ветвях и даже … в цистернах бромелий с их вечно влажной от присутствия воды внутренней атмосферой.
У ряда наземных пузырчаток Дарвин открыл единственное в своем роде приспособление против засухи – клубни, запасающие исключительно только воду. Хотя подобные резервуары присущи многим засухоустойчивым растениям, в них запасаются, помимо того, еще и питательные вещества. А тут только вода. Ее способны накапливать и многочисленные мелкие пузырьки, прикрепленные непосредственно к корневищам.
У тропических пузырчаток, живущих в наполненных водой розетках листьев исполинских ананасовых, есть одна интересная особенность: они постоянно передвигаются вверх по приютившему их стеблю. Не добровольно, конечно. Жизнь заставляет. Дело в том, что нижние ярусы листьев этих розеточных растений постепенно отмирают. А с ними исчезают и воронки с водой. Чтобы не погибнуть от засухи, пузырчатка вынуждена тянуть свои молодые отростки вверх, к новым воронкам. Получается, что она все время как бы ползет к небесам вместе с растущим вверх стеблем и продолжает как ни в чем не бывало жить дальше. Удивительное приспособление, не правда ли?
Роль пузырчаток в жизни природы еще мало изучена. Считается, что они являются санитарами водоемов, так как очищают воду от болезнетворных организмов и обогащают ее кислородом. Специалисты по водным растениям (альгологи) утверждают, что пузырчатка охотно поедается некоторыми утками, например красноголовым нырком. Тому способствуют, наверняка, и соблазнительные животные добавки, находящиеся в пузырьках. Но там, где пузырчатка не образует обширных зарослей и мало подходящих для этого водоемов, кормообразующая ценность растения невелика.
Некоторые виды пузырчаток имеют лекарственное значение.
Пузырчатка является интересным объектом для научного исследования, и, возможно, в скором будущем мы услышим что‑то новое о ее жизни и практической значимости растения. Поле деятельности тут безмерно.