Отвечаем почемуч­кам: почему елка всегда зеленая

Мы уже рассказывали, почему осенью листья желтеют и опадают. Но некоторые деревья остаются зелеными круглый год.

В рубрике «Отвечаем почемучкам» помогаем родителям отвечать на детские вопросы, которые когда-то волновали каждого из нас. Для дошкольников — коротко и понятно. Для ребят постарше — глубже и с опорой на науку.

Объясняем, какие деревья помимо елки могут быть ответом на загадку «Зимой и летом одним цветом» и как им удается оставаться зелеными суровой зимой.

Листья выполняют несколько важных задач:

• улавливают солнечный свет;
• поглощают либо выделяют углекислый газ или кислород;
• испаряют воду, которая поступает в них через ствол и ветки от корней.

Морозной зимой вода в листьях может замерзнуть, повреждая клетки, и испариться. Чтобы не высохнуть, лиственные деревья сбрасывают листья на зиму, а весной отращивают новые.

Хвойные растения, например сосны и ели, выработали другой механизм защиты от морозов и засухи. Во-первых, вместо листьев у них иголки — площадь их поверхности гораздо меньше, чем у листьев, и они испаряют меньше воды. Во-вторых, они не сбрасывают на зиму эти самые иголки, а защищают толстым слоем воска. К тому же их древесные соки содержат антифризы — вещества, которые не дают воде замерзать. Фотосинтез хвойные деревья сводят к минимуму, дожидаясь весны.

Морозной зимой вода превращается в лед и может повредить клетки листьев. Кроме того, даже замерзшая вода из листьев испаряется. Лиственные растения защищаются от высыхания — и не только в мороз, но и в засуху, — сбрасывая листья, а потом выращивая новые. Это надежный, но довольно затратный способ: чтобы вырастить новые листья, нужны азот и фосфор из почвы.

Чем больше поверхность, тем быстрее с нее испаряется вода. От пересыхания клетки защищает внешний слой листа — эпидермис. Поверх него есть еще один защитный слой — восковый. Но эта защита не дает клеткам одновременно обмениваться с атмосферой кислородом и углекислым газом.

Поэтому у растений на листе есть множество крошечных «вентиляционных люков» — их называют устьицами. Они очень маленькие, размером в сотые доли миллиметра, и их видно только под микроскопом. Растение может закрывать и открывать устьица и тем самым регулировать испарение воды и обмен газами.

Потери воды неизбежны и нужны дереву. Испаряющаяся с листа вода создает ток древесных соков, которые содержат нужные растению полезные вещества, — от корней к листьям. На самом деле почти вся вода, вытянутая деревом из земли, испаряется. Жарким летним днем в лесу прохладно не только из-за тени, которую создают листья, но и за счет испарения воды.

Хвойные растения появились 300 млн лет назад, в позднем каменноугольном периоде. Сразу за ним пришел пермский период, довольно суровый — сухой и с резкими перепадами температур.

Растения адаптировались к засухам и бедным почвам, отрастив вместо листьев тонкие и жесткие иглы. Их труднее сорвать ветром, устьица на иглах спрятаны в углубления — крипты — и покрыты толстым восковым слоем. Его можно увидеть невооруженным глазом и даже почувствовать на ощупь, потерев пальцами сосновые или еловые иголки.

Такие механизмы хорошо защищают растения во время засухи: хвойные деревья испаряют в 6—8 раз меньше воды, чем лиственные. Эти приобретения оказались полезны и в холодном снежном климате. Иглы легче выдерживают снег и не теряют влагу в мороз. На зиму устьица закрываются и фотосинтез снижается, пока не потеплеет.

А иголки на елках все же не вечны: они живут несколько лет и постепенно сменяются новыми.

Хвойные ели, сосны, туи, кипарисы — это вечнозеленые растения. Но хвойные и вечнозеленые — не одно и то же.

🌳 Среди вечнозеленых есть и лиственные. Они растут там, где зимы теплые, без заморозков, поэтому не сбрасывают листву. Но их можно встретить и в холодном, засушливом климате: у таких деревьев листья более плотные и защищенные от высыхания — примерно так же, как иголки.

🌲 Есть и обратный пример — хвойные, которые сбрасывают иголки на зиму. Растениям, которые эволюционировали в более мягком климате и на богатых азотом и фосфором почвах, проще сбрасывать иглы осенью. В наших широтах самое распространенное из таких деревьев — лиственница.

Если ребенок заинтересовался фактами про растения и ботанику в целом, вот что еще можно ему предложить:

• «Какое дерево росло в райском саду» Ричарда Мейби. Книга об истории ботаники, а точнее растений, которые так или иначе будоражили человеческое воображение, становясь объектами культа или искусства последние 40 тысяч лет. Автор изучает растения через пещерные рисунки, работы Да Винчи и Ван Гога, стихи Китса и Вордсворта, труды Дарвина;
• «Самые необычные растения». Энциклопедия с красочными фотографиями о самых вкусных, древних, уродливых и ядовитых представителях растительного царства. Будет интересна школьникам;
• «Растения. Самая умная энциклопедия». Построена на ответах и вопросах: что такое растение, какие они бывают, почему они растут вверх, зачем нужны корни, кто такие папоротники и цветковые;
• «Набор растительных микропрепаратов для микроскопа». В него входят не только, например, стебель арахиса и лист фикуса, но и пыльца сосны, споры папоротника. Набор подойдет для микроскопа с нижней подсветкой, предназначенного для исследований в проходящем свете, — его нужно докупить дополнительно.

Другие вопросы почемучек, на которые мы ответили:

1. Почему снег белый, хотя лед бесцветный?
2. Почему в темноте у кошек светятся глаза?
3. Почему облака не падают на землю?
4. Почему море соленое?
5. Куда падают звезды?