ТАИНСТВО ПЕСТРОЛИСТНОСТИ
Об этом удивительном явлении природы поведает нам наука дендрология.
Растительный мир всегда ассоциируется у нас с зеленым цветом, с зеленью трав и разнообразных листьев древесных растений, огромных веерных или перистых листьев пальм и игольчатых листьев - хвои хвойных пород и великого множества других зеленых листьев многочисленных видов деревьев и кустарников, растущих на нашей планетe.
Мы знаем, что тропические лиственные растения, многие виды субтропических деревьев и кустарников и большинство хвойных пород сохраняют свои листья и остаются зелеными весь год, и их называют поэтому вечнозелеными, а лиственные в умеренной зоне радуют нас зеленью своих листьев лишь весной и летом. Осенью же большинство из них перед листопадом окрашиваются в другие цвета. Но преобладает у растений в окраске все же зеленая расцветка, она типична для растений летом, когда пышно развиваются все листья. Правда, зеленый цвет листьев варьирует от светло-зеленого до темно-зеленого с множеством оттенков. Почему же огромное многообразие листьев так однообразно зелено? С чем связана зеленая окраска листьев? Долгое время это являлось тайной листа, было для человека загадкой, которую он на протяжении многих столетий пытался разгадать.
Ученые еще в древности предугадывали особую роль листьев в питании растений. Об этом высказывал свои соображения Теофраст, живший в 371—286 годы до нашей эры. Но в те далекие времена люди еще не научились проводить точные опыты по изучению отдельных органов растения и их жизнедеятельности, в том числе и листьев, да и не было тогда техники для проведения подобных работ. Лишь в XIX веке великий русский естествоиспытатель К. Тимирязев раскрыл тайну зеленого листа.
На основе умело поставленных опытов он доказал, что в особых пластидах листа находится сложное органическое соединение — сложный эфир, имеющий зеленый цвет и названный хлорофиллом (по-латыни составляющая названия - зеленый). Он имеет исключительно важное значение, являясь особой природной лабораторией по превращению неорганических веществ в сложные органические соединения, служащие основой живого на Земле. Точный эксперимент показал, что в хлорофилле совершается чудо превращения солнечного света в скрытую энергию, способную связывать атомы, и таким образом в листе под действием солнечного луча происходит сложный процесс фотосинтеза. В результате него из сравнительно простых органических веществ, поступающих в растение из воздуха и почвы, образуются сложно построенные органические соединения кислорода, водорода и углерода — сахара и крахмал, из которых затем строятся еще более сложные молекулы углеводов, нуклеиновых кислот, белков, жиров, служащих питательным материалом живых клеток.
Поскольку зеленый хлорофилл проводит столь великую работу, природа старалась насытить им листья. Он заполняет большую часть особой ткани листа — паренхимы, которая также преобладает в листе. Именно поэтому листья имеют зеленый цвет. Таинство зеленого убранства теперь разгадано, расшифровано. Мы теперь хорошо представляем, от чего зависит зеленый цвет растений, и знаем о жизненно важной роли его носителя — зеленого хлорофилла. Но все ли листопадные растения монотонно зелены в течение летнего периода? Есть ли растения с другой летней окраской листьев?
По берегам водоемов с весны до осени серебрятся высокоствольные ивы белые. Благодаря эффектному серебристому опушению листьев, характерному для этого вида ивы, берега прудов особенно красивы. Ива белая естественно растет почти по всей территории России, кроме Дальнего Востока и холодных северных районов, предпочитая речные поймы.
Присмотримся внимательнее к отдельному листочку серебристой красавицы. Ее лист зеленый, снизу более светлый, но он с обеих сторон густо покрыт серебристо-шелковистыми волосками — они и придают листовому наряду дерева особую серебристость.
Красив в своей серебристой листовой одежде и другой представитель древесного мира — лох узколистный, растущий небольшим деревцем, иногда кустарником. Лохом узколистным можно полюбоваться и в Средней Азии, и в Западной Сибири, растет он и в Заволжье, и на Восточном Кавказе. У лоха узколистного все серебристо — и почки, и побеги, и листья, и цветы, и плоды. Листья у него зеленые, но они плотно покрыты серебристыми чешуйками, и поэтому зеленый цвет слабо просматривается — заглушается серебристым покровом чешуи.
Другой эффектный красавец — лох серебристый родом из Северной Америки, получивший за свою серебристую одежду даже соответствующее видовое название.
Итак, мы познакомились с листопадными деревьями и кустарниками, имеющими летом листья зеленого цвета, лишь у немногих видов прикрытые серебристо-шелковистыми волосками или чешуйками.
Однако создав мощный зеленый листовой аппарат, природа в отдельные периоды жизни растения вносит изменения в зеленую окраску листьев. Мы можем вспомнить, что каждую осень перед наступлением холодов у листопадных пород появляется разнообразная окраска листьев. Они расцвечиваются богатой гаммой красок, восхищающих своей красотой.
Раньше всех осеннее изменение окраски листьев появляется у березы. Обычно желтые пряди листьев у березы показываются прежде всего в середине кроны или снизу, и листопад начинается от основания кроны.
А у прекрасных в пышной позолоченной листве кленов начало изменения окраски листьев и их опадение начинается с верха кроны. Ярко окрашиваются в золотисто-желтые тона листья ясеня обыкновенного, а у липы крона как бы изнутри зажигается желтизной. Красивы пламенеющие кусты бересклета европейского. А его собрат — бересклет бородавчатый — дольше остается зеленым и постепенно начинает вначале слегка розоветь. Привлекает внимание и красновато-фиолетовая листва на кустах дерна красного. Осень румянит и золотит листья калины и делает красно-фиолетовыми листья вяза.
Еще более разнообразную расцветку листьев можно встретить в дендрариях среди большого количества древесных пород, завезенных из других районов и из зарубежных стран. В золотую одежду одеваются осенью грецкий орех, бархат амурский, американские и дальневосточные ясени, некоторые клены, лиственницы, чубушники и множество других видов. Но у многих иноземных древесных пород листья окрашиваются и в другие самые разнообразные тона.
В одном из дендрариев, в котором попытались описать расцветку листьев трехсот видов деревьев и кустарников, были найдены листья светло-желтые, желтые, оранжевые, золотистые, розовые, красные, пурпурные разных оттенков — от светло- до темно-пурпурной и почти черно-фиолетовые, а также коричневые листья разных оттенков. Особенно красочными, яркими оказались листья красных расцветок. Полыхали на солнце кроны пенсильванской черемухи, дальневосточного клена гиннала (приречного), североамериканской аронии черноплодной, широко распространившейся под названием рябины черноплодной, боярышников, пятилисточкового винограда с другим лирическим названием — девичий виноград.
Но все ли древесные лиственные листопадные породы меняют свой летний наряд на разноцветный осенний? Вспомним сирень или бирючину. Они остаются и осенью зелеными. Однако присмотревшись внимательнее к их летней и осенней окраске, можно заметить, что зеленый цвет их листьев осенью становится более темным, приобретая буро-фиолетовые оттенки.
А в Подмосковье у дуба черешчатого у формы с поздно опадающими листьями они действительно не меняют окраску вплоть до осенних заморозков. Что это? Исключение из общего правила? Не будем торопиться с выводом, а лучше посмотрим на эти деревья осенью в более южных районах, например на Украине. И мы увидим, что дубы с поздно опадающими листьями перед сбрасыванием листьев также меняют их окраску. Оказывается, в Подмосковье листья просто не успевают закончить нормально вегетационный период до осенних заморозков и изменить окраску листьев перед листопадом. И эти листья осенью не отторгаются от материнского дерева в результате специальной подготовки в клетках листа, а просто погибают от заморозка и, уже подмерзшие, слетают с дерева.
Но вернемся в осенний подмосковный лиственный лес. Теперь не является загадкой возникновение столь разнообразной осенней окраски листьев. Нас восхищает красота осеннего лиственного леса, но изменение окраски зеленого листа — это предвестник его гибели, предвестник листопада. Установлено, что листья окрашиваются осенью после разрушения зеленого хлорофилла. Осенняя окраска листьев зависит от преобладающего тона других неразрушающихся осенью пластид: желтого ксантофилла, оранжевого каротина, красноокрашенного антоциана. Эти пластиды не проявляют летом свой цвет, подавляемый преобладающим зеленым цветом хлорофилла. После его разрушения при осеннем похолодании или выявляется более ярко выраженный цвет одной из других пластид, или проявляется сочетание нескольких тонов, характерных для нескольких пластид.
Окраску листа осенью определяет также и клеточный сок, который содержит пигменты желтого цвета, а у некоторых растений сок богат также пигментами синего, красного и фиолетового цвета. Это усиливает разнообразие осенней расцветки листьев.
Казалось бы, все ясно в появлении осеннего многоцветья у листьев, но окраска листьев у некоторых пород столь замысловата, с такими вычурными рисунками разнообразнейших расцветок, что вызывает не только восхищение, но и удивление и представляет пока тайну листа.
Если мы присмотримся внимательнее к осенней расцветке листьев различных видов древесных пород, то убедимся, что у многих древесных видов преобладает один цвет: у березы — желтый, у клена гиннала, винограда пятилисточкового — красный. Хотя у многих видов имеются формы с различной осенней окраской листьев. И у березы повислой найдена очень редкая краснолистная форма, а у клена гиннала встречаются формы с явно выраженной желтой расцветкой и формы с желтовато-красными листьями. Интересно, что есть виды, у которых не только равные деревья имеют разно окрашенные листья, но листья и одного дерева бывают окрашены по-разному, и даже у одного листа иногда можно обнаружить от трех до семи различных оттенков.
Попав осенью на Черноморское побережье Кавказа в период с середины октября до середины ноября, можно в парках разыскать удивительное по расцветке листьев дерево — ликвидамбар стираксовый, завезенный из Северной Америки, Увидев его в осеннем наряде, невольно залюбуешься богатой гаммой расцветки буквально каждого листа, окрашенного в яркие цвета — от чисто-желтого, оранжевого, розового, красного до темно-фиолетового и почти черного. Ликвидамбар стираксовый акклиматизировался и в Киеве, Ростове-на-Дону.
Если характерный тон осенней окраски листьев определенного растения зависит от соотношения окраски разных пластид и клеточного сока, то яркость окраски и продолжительность ее сохранения зависят во многом от погодных условий. Сухая солнечная осень радует людей не только хорошей погодой, но и более яркой расцветкой листьев, сохраняющихся на дереве более длительное время. Особенно ярка и продолжительна окраска осеннего леса при теплой умеренно влажной осени. В холодную и дождливую осень многоцветие лиственного леса быстро исчезает, так как листопад завершается быстро.
Сочность, яркость осенних тонов зависит и от возраста растений. Листья молодых растений окрашены ярче и держатся на ветвях дольше. В этом мы можем убедиться, побывав в молодом дубнячке и в старой дубраве. У листьев молодых дубов осенью преобладают обычно оранжевые и красные тона, а у старых дубов листья желто-коричневые. Мы познакомилисъ с изменением окраски зеленой листвы перед ее осенним отторжением от материнского растения. А как обстоит дело с листьями вечнозеленых пород? Что, они действительно вечнозелены? Для выяснения этого вопроса давайте сделаем прогулку по сосновому лесу в октябре. Высокоствольные сосны обыкновенные, как и летом, гордо держат в вышине свою темно-зеленую крону, особенно хорошо видимую среди оголившихся своих соседок — берез, сбросивших листву. Но посмотрим на лесную подстилку под соснами. Мы заметим множество побуревшей сухой хвои. Почему она слетела с сосны? Ведь сосна и зимой покрыта зеленой хвоей? Оказывается, жизнь каждой хвоинки у нее длится всего 3 года, т. е. жизнь хвоинок значительно короче жизни дерева. Прожив 3 года, а у других хвойных и больший срок (10—12 лет), хвоинка осенью желтеет и, умирая, падает землю. Посмотрев на ветви сосны, разыскав разновозрастные приросты, различающиеся по окраске коры, можно определить, сколько лет держится на дереве хвоя. У сосны зеленая хвоя покрывает прирост последнего года и приросты предыдущих двух лет, а на приросте выросшем 4 года назад, ее уже нет. Опадает осенью пожелтевшая трехлетняя хвоя сосны почти незаметно, потому что ей на смену уже выросли сотни новых зеленых хвоинок на молодых побегах, которые останутся на дереве и зимой, сохранив его зеленую крону.
Также почти незаметно происходит замена старых листьев молодыми у тропических вечнозеленых растений. В этом можно убедиться, даже не побывав в тропическом лесу. Если вы выращиваете у себя в комнате финиковую пальму, наблюдайте за ее ростом. Обычно один-два нижних листа начинают через определенный срок (через 1 год, а в ее естественных условиях через 3 года) постепенно желтеть и усыхать, заменяясь развертывающимися молодыми листьями. От старых листьев остаются лишь следы на стволе в виде засохших оснований черешков.
В сухих тропиках, правда, листья тропических растений ведут себя по-другому. Из листьев в засушливое время года запасные питательные вещества переходят в крону и ствол, и они опадают постепенно, не теряя своей тусклой зеленой окраски. Иногда часть листьев остается в сухом виде до следующего периода дождей и опадает, когда почки пойдут в рост, выбрасывая новые молодые листочки.
Изменение окраски листьев перед их гибелью — не единственное нарушение зеленого однообразия листвы деревьев. У самых разных видов деревьев и кустарников найдено много форм с разной окраской листьев весной и летом, т. е. изменение их окраски не взаимосвязано с их гибелью.
Приходилось ли вам видеть краснолистные формы лещины обыкновенной, или орешника? Вероятно, ее видели немногие, потому что она в естественном ареале — в лесах европейской части России — встречается крайне редко среди своих зеленолистных сестер. Лещина обыкновенная обычно в лесу выглядит скромно: и листья у нее не очень крупные, и окрашены они не броско — в темно-зеленый цвет с матовым оттенком, и плоды-орехи у нее невелики, при созревании коричневые, да еще стыдливо прикрыты плодовой оберткой.
Растущие в южных районах крупноплодные лещины-фундуки также имеют, как правило, зеленоокрашенные весной и летом листья. Но люди разыскали в лесу краснолистную форму лещины, ее размножили и использовали в гибридизационных работах, скрестив с южными фундуками, и получили крупноплодные краснолистные гибриды, имеющие не только листья пурпурной расцветки, но и эффектные розово- и малиновоокрашенные орехи и так же окрашенные их плодовые обертки — «плюски».
Теперь мы имеем возможность любоваться великолепными в своей краснолистой одежде гибридами, причем некоторые из них за прекрасное качество и крупноплодность плодов признаны сортами.
Прежде всего посмотрим гибриды весной — в мае, в весеннюю чудесную пору пробуждения растений, в пору начала роста листьев и побегов. Весной деревья покрываются нежными и сочными молодыми зелеными листочками. Нас радуют весенние свежие светлые «салатовые» тона новых листьев и новых побегов, И вдруг, подойдя к лещиновому ореховому саду, мы невольно останавливаемся, увидев среди зеленолистных краснолистные кусты с расцветкой разнообразных пурпурных тонов. Ветер колышет яркоокрашенные пурпурные листья, имеющие на разных кустах разнообразные оттенки на верхней и нижней сторонах листа, создавая необычайно красивое зрелище. Иногда на пурпурных листьях появляются отдельные зеленые пятна.
Интересно, что особая окраска у краснолистной, точнее пурпурнолистной, лещины появляется ранней весной и сохраняется до конца лета, постепенно темнея и тускнея к осени. Окраска листьев лещины вначале пурпурного тона, потом в августе становится темно-пурпурно-фиолетовой с сизоватым оттенком, постепенно все более зеленея. И одна особенность — на верхней стороне листьев окраска обычно более темная, а на нижней стороне светлее. Нижняя сторона листьев весной пурпурно-карминная, а в августе приобретает пурпурно-фисташковые и коричневато-зеленые тона разной интенсивности у разных кустов. Особенно эффектно смотрятся пурпурнолистные формы на фоне травы или рядом с зеленолистными кустами или деревьями.
Но краснолистная или пурпурнолистная форма лещины не единична в красочном наряде. Сходную с ней окраску листьев имеет темно-пурпурнолистная форма барбариса обыкновенного. Также эффектно выглядят в озеленительных посадках среди зеленолистного клена остролистного деревья его краснолистной формы — клена Шведлера, у которого весной блестящие молодые листья окрашены в интенсивный кроваво-красный цвет, а летом они довольно быстро сменяют красную окраску на темно-зеленую. У клена остролистного имеется форма и с серебристо-окаймленными листьями. А у пурпурнолистной формы барбариса обыкновенного обычная его окраска сохраняется в течение всего вегетационного периода, лещины пурпурной окраска держится до осени, и в сухую осень переходит в темно-зеленую. Наиболее яркой она бывает у листьев молодых кустов.
У краснолистных форм различных видов, как бы вопреки общебиологическому закону, зеленый цвет в окраске листьев не доминирует в весеннее-летний период, а пурпурная расцветка наиболее интенсивна не осенью, а весной. От чего это зависит? Причины этого явления пока недостаточно изучены, но формовые особенности в окраске листьев сохраняются у многих сеянцев, т. е. передаются но наследству. Кроме того, установлено, что среди сеянцев, выращенных из семян, собранных на зеленолистных кустах, появляются отдельные сеянцы с пурпурноокрашенными листьями.
А ведь кроме пурпурнолиственных форм, меняющих свою окраску в весеннее-летний период, есть формы с золотистой, серебристой, голубоватой и другой окраской листьев, сохраняющих эту расцветку в течение всего вегетационного периода, а у вечнозеленых — в течение всего года.
Вероятно, всем хорошо знакома растущая у Кремлевской стены на Красной площади голубая ель, являющаяся формой ели колючей. У голубохвойной формы интенсивность окраски во многом зависит от величины прироста, потому что только однолетний побег наиболее интенсивно окрашен в голубоватый цвет.
У ели сибирской, ели голубой, или канадской, также найдены голубохвойные формы. Но есть и золотистохвойные и пестрохвойные формы ели колючей и других видов ели.
Какие же формы, различающиеся по окраске, существуют в природе? Какие наиболее часто теперь встречаются в культуре?
Оказывается, много устойчивых форм голубохвойных, пестролистных, золотистых, серебристых, белокончиковых, золотистокончиковых и с другой окраской хвои найдено среди многих видов хвойных пород. Их довольно много у туи, кипарисовика, можжевельника. В некоторых дендрариях собраны богатейшие коллекции форм разных видов хвойных с разноокрашенной хвоей. Такая коллекция имеется в Главном ботаническом саду в Москве.
Если выписать все расцветки листьев разнообразных форм разных видов, то краткое их описание займет много страниц. Однако хочется отметить, что у некоторых зеленохвойных форм в зимнее время хвоя несколько изменяет свою окраску, приобретая коричнево-красноватую или бронзовую окраску, но это уже сезонное изменение расцветки, свидетельствующее о защитной реакции на пониженные температуры.
Но, пожалуй, самую удивительную расцветку имеют в период цветения листья дальневосточной лианы - актинидии коломикты. Эта лиана обладает уникальной особенностью: начиная с периода бутонизации на верхней стороне листовых пластинок появляется непонятная пятнистость — обесцвечиваются небольшие участки листа в виде беспорядочно разбросанных белых довольно крупных пятен, которые затем начинают делаться бледно-розовыми, потом малиновыми и постепенно опять приобретают зеленую окраску после окончания цветения. Отдельные бело-розовые пятна сохраняются и после созревания плодов.
Как правило, такие пятна более резко и более длительное время выделяются на листьях мужских экземпляров. У актинидии коломикты на одном листе на зеленом фоне часто одновременно видны белые, розовые и малиновые пятна и пестролистность необычайно красива. Появление удивительной и эффектной пестролистности — это пока загадка природы. Видимо, на отдельных участках при цветении происходит разрушение хлорофилла и других пигментов верхней части листа, а затем происходит их восстановление.
Что является причиной подобного явления — пока остается неясным. Однако со временем эта загадка, конечно, должна быть разгадана, как была разгадана тайна зеленого цвета листьев, как было раскрыто великое значение зеленого хлорофилла в жизни людей,,в существовании всей жизни на Земле.