Цель: узнать о возможных причинах гигантизма травяных растений Камчатки.
Задачи:
- Познакомиться с описанием исследователей натуралистов гигантизма у растений
- Изучить особенности природных условий, способствующих появлению гигантизма растений
- Описать основные виды травяных растений-гигантов парка Налычево
- Рассмотреть взгляды современных ученых на причины гигантизма растений
Камчатка по географическому положению, физической и биологической сущности – настоящее Эльдорадо для натуралистов и естествоиспытателей. Находясь на краю глубокого тектонического разлома, разрезающего земную твердь по дну Тихого океана, она как бы изначально получила предназначение быть на острие природных процессов. Развитие флоры Камчатки в ледниковый и послеледниковый период в условиях изоляции и резкого изменения климатических условий, очевидно, обусловило морфологическое своеобразие отдельных видов.
По термическим условиям весь полуостров находится в пределах холодного пояса. Средняя температура самого теплого месяца всюду 15 оС, самого холодного – колеблется от –20 до –10 оС. По сезонной контрастности температурных условий, выраженной в виде коэффициента континентальности (по Иванову), климат Камчатки является умеренно - и слабо континентальным в центральной части полуострова.
Осадки на большей части территории преобладают над испарением. Коэффициент увлажнения, по Иванову, превышает 1,3. Годовое количество осадков колеблется от 350 до 900 мм (для узкой прибрежной полосы восточной Камчатки и гор – выше 1200 мм), составляя на большей части полуострова 500–700 мм. Летние осадки везде преобладают над зимними. Мощность снегового покрова превышает 50 см, а в некоторых районах и 200 см.
Климат Камчатки характеризуется как холодный, избыточно влажный, с холодной многоснежной зимой, плюс к этому – постоянные туманы.
Камчатка – это колыбельная вулканов, и их деятельность ощущается здесь на каждом шагу.
Почвы Камчатки достаточно специфичны для Евразии, что обусловлено сочетанием ряда факторов почвообразования: особенностями древесной растительности, перемежающейся с фрагментами горно-тундровых и горно-луговых ассоциаций; специфическим характером почвообразующих пород (слоистые пирокластические отложения разного возраста, механического и химического состава), периодическим погребением и "омоложением" поверхностных органогенных горизонтов почв при вулканических извержениях, климатическими особенностями региона.
Наиболее характерным примером вулканических почв Камчатки являются охристо-подзолистые почвы, выделенные И. А. Соколовым. Своим названием они обязаны подзолистому типу строения профиля, в верхней части которого под грубогумусовым горизонтом расположен горизонт светлого вулканического пепла, внешне напоминающий подзолистый. Охристый горизонт является наиболее характерным диагностическим признаком всех охристых почв полуострова.
Пепловый горизонт содержит максимальное количество SiO2 и минимальное R2O3. Это связано, во-первых, с исходным кислым (высококремнеземистым) составом пепла, а во-вторых, с процессом выноса гумусовых соединений в ходе современного почвообразования, в результате которого расположенный под пеплом гумусовый горизонт выполняет функцию иллювиального горизонта. Вулканическая почва очень плодородна. Она богата микроэлементами, рыхлая и пористая, как губка.
Историческое развитие ландшафтов, горный рельеф, холодный океан и деятельность вулканов — факторы, которыми обусловлено своеобразие растительного мира Камчатки
Растительный мир Камчатки имеет особенность — гигантизм. Это единственное место в России (да и в мире таких мест немного), где травы вырастают до 2-2,5, а то и 4 м. А именно такой высоты достигают камчатские зонтичные: медвежий корень, борщевик, реброплодник камчатский. Реки Камчатки окружает совершенно особый по характеру растительности ландшафт. В первую очередь это касается так называемого "гигантизма" растений. В условиях повышенной влажности, что весьма свойственно затапливаемым поймам рек, произрастают поистине чудовищных размеров травы, в которых взрослый человек исчезает с головой. Их сопровождают кустарниковые заросли, все вместе создающие непролазную чащу. Степан Крашенинников писал: «Травы по всей Камчатке без изъятия столь высоки и сочны, что подобных им трудно сыскать во всей Российской империи. При реках, озёрах и в перелесках бывают гораздо выше человека, и так скоро растут, что на одном месте можно сено ставить по последней мере три раза в лето».
В Налычевском природном парке и особенно его изюминке — Налычевской долине широко распространены крупнотравные сообщества, предпочитающие хорошо увлажненные местообитания. В этом удивительном месте можно увидеть пойменные леса с травянистыми растениями-гигантами.
Природный парк Налычево один из живописнейших уголков Камчатки. Он находится в долине одноименной реки, окруженной заснеженными вулканами. Обширная долина реки Налычева обрамлена горами, в основном, древними вулканами, четыре из которых являются действующими, в том числе и один из самых высоких вулканов Камчатки — Корякский (3456 м). В верховьях реки Налычева на площади 40 кв.км сосредоточено около 200 источников термальных и минеральных вод.
Действующие вулканы, горячие и холодные минеральные источники, каменно-берёзовые леса, альпийские луга, чистые реки и озёра, гигантские травы, морское побережье — занесено в список наследия ЮНЕСКО в 1996 году.
Сочетание современных вулканических ландшафтов с древними ледниковыми, специфические микроклиматические условия долины р. Налычева обуславливают богатство и разнообразие флоры. По берегам, преобладают пойменные леса (ветлы, тополя, ольха, черемуха, рябина) и каменноберезовые леса (каменная береза). В их нижнем ярусе преобладает высокотравье: шеломайник, баранник, лабазник, которые будто соревнуясь между собой, тянуться на высоту 2-3 метра.
Все живое в долине, как в чаше, питается теплотой недр Земли; и можно, попадая в эту "чашу", ощутить живительное и целебное дыхание дикой природы Камчатки. Огромные площади в границах парка засыпаны вулканическими шлаками, покрыты разновозрастными лавами, а также травертинами горячих источников. Горячие источники сконцентрированы в центре парка, в верховьях реки Налычева. Около термальной воды цветковые растения вегетируют дольше и дают больше бутонов, чем обычно.
Камчатские травяные джунгли удивляли приезжих со времён первопроходцев. Высота «джунглей» — до 3м. Это — настоящий травяной лес, преодолеть который очень непросто. Фоновым видом таких зарослей является шеломайник, или лабазник камчатский (Filipendula camtschatica), эндемик Дальнего Востока. Кроме того, в состав крупнотравья входят мезофиты с мощными высокими стеблями (до 3 м и более) и развитыми листьями: крестовник коноплеволистный (Senecio cannabifolius), борщевик сладкий (Heracleum dulce.), бодяк камчатский (Cirsium Kamschaticum.), чемерица остродольная (Veratrum oxysepalum.), какалия камчатская ( Cacalia kamtschatica.), аконит Фишера ( Aconitum fische.) и другие растения. В поймах, где высокотравье особенно мощное, в его составе также: морковник ( Anthriscus aemula.), крапива шюсколистная (Urtica platyphylla.), страусопер обыкновенный (Matteuccia struthiopteris.), вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii.), дудник медвежий (Angelica ursina.) и другие.
Познакомимся с некоторыми гигантскими дикорастущими травянистыми растениями.
Шеломайник (лабазник)
По Г.-В. Стеллеру — особый вид Barba caprae, Ulmaria Kamtschatica, камчатский вязовик, шаламей; по С. П. Крашенинникову — шеламайные пучки, шламда, шеламайник.
По современной номенклатуре — лабазник камчатский (шеломайник) — Filipendula camtschatica "Шаламей" — так именуется особый вид Barba caprae, произрастающего по всей Камчатке. Корни и побеги его собирают весною, едят в сыром виде, а в сушеном их сохраняют на зиму. Молодое стволье сей травы и Российские люди, и Камчадалы едят весною. Корень запасается у Камчадалов в зиму, и в толкуши употребляется. Едят же его и сырой с сушеною икрою (Крашенинников. Как только сходит снег, вокруг рек, в лесах, в распадках и у подножий гор разрастается шеломайник — гигантское травянистое растение, которое вместе с крестовником и пучкой составляет "гвардию" камчатского высокотравья. Среди трехметровых стеблей, легко скрывающих даже всадника, идешь, как в тумане: направления не видно, солнце и небо прячутся за широкими листьями — волей-неволей радуешься медвежьим тропам, рассекающим плотную стену зарослей подобно тоннелям. Шеломайник - дружелюбное растение: его лист мягок, стебли легко раздвигать руками или палкой. Молодые побеги шеломайника вполне съедобны, для медведей они — спасение от голода ранним летом, когда еще нет ни ягоды, ни рыбы, ни кедровых орехов.
Представитель дальневосточного высокотравья. В природе встречается на Камчатке, Сахалине, Курильских островах и на севере Японии.
Один из наиболее высокорослых видов, от 1,5 до 3 м высотой, растение с очень крупными, округлыми в очертании, неглубоко пальчатыми концевыми долями листьев, до 40 см диаметром. Боковые доли гораздо мельче, и их обычно только одна пара. Стебли увенчаны крупными метельчатыми соцветиями снежно-белых или чуть кремовых цветков. Цветет в июне. По окончании цветения соцветие выглядит пушистым от многочисленных продолговатых, густо реснитчатых по краю плодиков. Это мощное растение любит влажную почву, хорошо растет и в полутени, и на солнце. Этот лабазник введен в культуру в конце прошлого века. Используется для создания групп на влажных затененных участках.
Пучка (борщевик)
Пучка, борщ, борщевник, купырь, медвежья лапа, - коварное растение. Происхождение родового названия имеет несколько версий. По одной от латинского слова "heracleinia" — "Геракла-трава"; дано по имени героя древнегреческой мифологии — получеловека — полубога Геркулеса (Геракла), который по легенде открыл лекарственное свойства растения и использовал при лечении нагноения ран. По другой версии — объяснения связаны опять же с именем Геракла, но уже из-за особенности травы так же как и героя к очень быстрому росту и гигантскому размеру. Ее сок сладкий на вкус, но при попадании на кожу он оставляет волдыри и язвы, не заживающие месяцами! Heracleum lanatum — многолетнее травянистое растение высотой 1,5-2 м. Стебель толстый, глубокобороздчатый, рассеянно-опушенный, преимущественно в узлах; листья тройчатые или реже перистосложные. Зонтики многолучевые, лучи зонтика и зонтичков мелко — и оттопыренно-пушистые, стебель под зонтиком густо опушен длинными волосками, цветки белые, плоды 6-8 мм длиной, 7-8 мм шириной, голые или усаженные редкими волосками. Соцветие сложный зонтик. Цветет в июне-августе.
Растет на лугах, в каменноберезовых лесах, в поймах рек и ручьёв. Один из важнейший видов растительного сырья в материальной культуре ительменов. Молодые побеги и стебли, а так же черешки листьев употреблялись в питании в свежем виде для приготовления национальных блюд — различных видов рыбных "толкуш" с жиром медведя или нерпы. С лечебной целью используются стебли (листья, цветки), корни, листья, семена. Употребляют в пищу, а из сока выделяют сахар. Вызывает ли ожоги прикосновение к листьям и стеблям борщевика? Зависит от погоды. Если вы прикоснётесь к нему в пасмурную погоду, с вами ничего не случится. Ну а если в солнечную – ожоги второй степени обеспечены. Интересный факт – вы не почувствуете ничего и ожоги появятся тоже не сразу.
Сок борщевика просто повышает чувствительность кожи к солнечному свету. Это явление называется фототоксичностью и его причина ещё не полностью понята учёными. Предполагается, что под воздействием ультрафиолета из молекул фототоксинов возникают свободные радикалы, которые и вызывают ожоги.
Коренные жители Камчатки, для которых стебли гигантского борщевика являются своего рода лакомством, знают это и поэтому они поедают борщевик так, чтобы он не коснулся губ.
Дудник медвежий
Дудник медвежий (Angelica ursina) – из семейства зонтичных, многолетний летнезеленый травянистый стержнекорневой моноподиально нарастающий монокарпик с полурозеточным прямостоячим побегом высотой до 3 метров.
Луговой вид. Один из доминирующих компонент разнотравных лугов юго-западной части Камчатки.
Очень трудно назвать травой стройное, похожее на пальму растение высотой до трех-четырех и даже до пяти метров. Толщина его стебля у основания почти такая же, как у телеграфного столба. Пышные листья простираются на два метра.
Дудники — «таежные овощи». Очищенные от кожицы молодые побеги можно есть в свежем виде, а черешки листьев и молодые стебли после вываривания в кипятке для ослабления резкого запаха — поджаривать с луком на масле. Из черешков листьев можно готовить щи, супы. Цветочные почки обычного дудника лесного — Angelica sylvestris L., отваренные в соленой воде и поджаренные, считаются изысканным блюдом, а отваренные в сахарном сиропе и подсушенные заменяют сладости. Листья с черешками заготавливают впрок в сушеном виде (для заправки блюд) и солят (для супов и щей).
Баранник
Род от латинского "senex" - "старик"; вид — латинизированное — "cannabifolius" от греческих слов — "kannabis" — название растения конопли, "folius" — "подобный листу", по форме листа напоминающего внешний вид листа конопли (Cánnabis satíva) — многолетний летнезеленый травянистый короткокорневищно-кистекорневой симподиально нарастающий поликарпик с удлиненным прямостоячим побегом.
В Камчатском крае обычен. Растёт в поймах рек, в зарослях кустарников и крупнотравья, в каменноберезовых и пойменных лиственных лесах. Стебель прямой, простой, обычно голый. Нижние стеблевые листья отмирающие до цветения; средние и верхние — перисто-рассечённые, с окрылёнными черешками, боковые сегменты листьев в числе 2-4 пар, узколанцетные, 0,8—2 см шириной и 5—12 см длиной, длинно или коротко заостренные, по краю просто- или двоякопильчатые, сверху обычно голые, снизу вдоль жилок опушенные членистыми светлыми или рыжеватыми курчавыми волосками. Соцветие щитковидно-метельчатое, из многих корзинок. Декоративное и лекарственное растение. Известно в традиционной китайской медицине. На Камчатке малоприменяемое пищевое растение — листья растения как пряная зелень.
Какалия
Древне греческое название растения "kakkalia" встречающееся у Диоскоридом и Плинием Старшим относится к по-видимому к виду Mercurialis tomentosa. Cacalia auriculata var. kamtschatica Cacalia kamtschatica (Maxim.) Kudo — многолетник с косым коротким корневищем и многочисленными шнуровидными корнями. Стебель прямостоячий, заканчивающийся рыхлым кистевидным соцветием из понимающих корзинок. Стеблевые листья почковидные, тонкие, по краю выемчато-крупнозубчатые, в числе — 4—6, с мелкими ушками по краю черешков. Соцветие — густое. Цветки обоеполые, трубчатые. Венчик беловатый. Семянки буроватые с белым хохолком. Цветет в июне, плодоносит в июле — августе. Бореальный тихоокеанский вид. Растет в мелколиственных лесах, нередко в пойменных; по опушкам смешанных лесов, в каменноберезниках и зарослях ольховника и кедрового стланика. В Камчатском крае обычен в подлеске каменноберезовых и ольховых лесов. Декоративное растение.
Страусопер
Отдел Папоротниковидные — Polypodiophyta. Семейство Многоножковые — PolypodiaceaeКрупный папоротник, до 1 м высоты. Многолетник с толстым корневищем и подземными ползучими побегами. Листья двух видов: вегетативные зеленые и спороносные темно-коричневые. Первые — крупные, снизу опушенные, глубоко перисто-раздельные, в очертании обратноланцетные, с обоих концов суженные на коротких черешках, образуют красивую раскидистую листовую розетку. Спороносные листья небольшие, до 20—50 см, развиваются внутри воронки, сначала светло-зеленые, затем становятся коричневыми, жёсткими, с удлинёнными вверх свёрнутыми долями, скрывающими кучки спорангиев. Сорусы располагаются по всей нижней поверхности листа по кончикам жилок. По мере развития листа доли его развёртываются, обнажая спорангии. Жизненный цикл страусника сходен с циклом других видов папоротников этого семейства: из спор развивается обоеполый зеленый заросток с мужскими и женскими половыми органами, после оплодотворения развивается зародыш, а из него — новое растение папоротника. Декоративный. Лекарственный. Пищевой. Съедобная часть — молодые побеги ("рахисы") стадия улитки. Сырье используется в национальнах кухнях Канады, России, Японии и Китая. Места обитания. Влажные пойменные, преимущественно ивово-чозениевые леса, днища оврагов, около ручьёв на богатой почве. Численность в природе. Образует куртины разных размеров, редко обнаруживаются заросли. Имеет промысловое значение.
Бодяк камчатский
Бодяк камчатский — Cirsium kamtschaticum. Семейство астровые (сложноцветные) — Asteraceae Dumort. (Compositae Giseke)
Бодяк камчатский — многолетнее травянистое растение высотой 50-200 см. Корневище короткое, деревянистое. Стебель более или менее глубокобороздчатый, обычно маловетвистый, до верхушки олиственный. Прикорневые и нижние стеблевые листья 23—25 см длиной, до 13 см шириной, средние стеблевые листья к основанию суженные, 15—18 (38) см длиной, 7 (10)—13 (26) см шириной, перистонадрезанные. Корзинки одиночные или по 2-3 на верхушке стеблей. Цветки темно-фиолетовые, быстро буреющие, венчик в узкой части 7 мм длиной, в расширенной части удлиненный, на две трети надрезанный. Плод — семянка, коричневая, слегка трехгранная, до 5 мм длиной, хохолок до 15 мм длиной. Растет в березовых и сосновых лесах, кустарниках, на лугах.
Декоративные растения. С лечебной целью используются корни, листья. Рекомендуется для озеленения «диких» и горных садиков. Малоприменяемое пищевое растение. Используемая часть – листья, как ранневесенняя листовая овощная зелень и корни - содержащие инулин, пригодный для приготовления напитков.
Англичанин Патрик Синж в своей книге «Растение-личность» писал, что никто так и не разработал стройной теории о происхождении гигантизма у растений. Но, возможно, его причина кроется в особых природных условиях: низкой, но относительно постоянной температуре и высокой влажности воздуха.
Многие пытались выяснить тайну гигантизма растений на Камчатке, но разгадал ее только профессор Тер-Ованесян. Все дело в свойствах вулканических почв и в очень удачных пропорциях дождей. Убедиться в правильности этих слов могут все, кому посчастливилось побывать возле действующих вулканов на Камчатке.
Воздействие вулканизма на растительность и животный мир происходит непосредственно при извержениях, при которых выбрасывается большое количество пепла и вулканических газов (вызывая гибель отдельных особей или экземпляров или же всего биоценоза — при непосредственной близости к вулкану), и опосредованно, через другие составляющие ландшафта. Так, например, сверхвысокое содержание некоторых минеральных элементов в почве (Са, N, Р, К) является, вероятно, одной из причин гигантизма в растительном мире.
Многочисленные исследования, показали также, что появление гигантских растений на полуострове следует связать с многочисленными горячими и холодными источниками Камчатки, в водах которых содержится масса солей и микроэлементов. К примеру, это место хорошо для высадки разных видов хлебных злаков. “Заряженные” вкусной водой они вырастают на порядок выше.
Интересно отметить, что многие европейские виды растений, впервые попавшие на Дальний Восток, здесь растут более интенсивно, чем у себя на родине.
Напротив, растения, перенесенные с Дальнего Востока в европейскую часть страны, заметно тормозят свой рост даже на самых плодородных почвах, вырождаются, утрачивают свойство гигантизма.
Мягкий морской климат с большим количеством осадков и мощным снежным покровом, пеплопады, почвы в поймах рек, особенно богатые элементами питания, - всё это создаёт благоприятные условия для быстрого роста травянистой растительности.
Таким образом, гигантизм растений на Камчатке по современным представлениям можно объяснить наличием вулканических почв, минеральным составом термальных и холодных источников, количеством осадков и режимом их выпадения
«Сопоставляя все известные сведения о гигантизме растений, — пишет кандидат биологических наук В. Артамонов, - можно отметить одно любопытное обстоятельство. Все места, где обитают гигантские растения, — это районы либо активной вулканической деятельности, либо интенсивного горообразования. И в том и в другом случае происходит перемещение вещества из глубин Земли к ее поверхности. В то же время мы хорошо знаем, что растения для своего нормального роста нуждаются в микроэлементах. Может быть, особое обилие некоторых микроэлементов в местах вулканической и горообразовательной деятельности и является виновником гигантизма растений? В других же районах, где не происходит вынос этих элементов на поверхность земли, они, возможно, либо уже израсходованы живыми организмами, либо перешли в ту или иную недоступную для растений форму».
Выясняя причины гигантизма растений, ученые исследуют и другие вещества — стимуляторы роста; некоторые из них теперь уже хорошо изучены.
Может быть, и на Камчатке ученые обнаружат в почве неизвестный стимулятор роста?
В приложении — презентация и кроссворд.
Список литературы
- «География камчатской области», учебное пособие для учащихся, студентов и учителей географии, П-Камчатский: Дальневосточное кн. изд-во, 1994 г.
- Редкие виды растений Камчатской области и их охрана. – П-Камчатский: Дальневосточное кн. изд-во, 1993 г.
- Семенов В.И., Лодис Ф.И. Камчатска – край лечебный.– П-Камчатский: Дальневосточное кн. изд-во, 1993 г.