Древовидный папоротник превратил отмирающие вайи в корни

Ботаники обнаружили, что древовидный папоротник Cyathea rojasiana из тропических лесов Панамы способен превращать стареющие вайи — листоподобные органы — в корни. Вероятно, таким образом растение увеличивает объем почвы, из которой получает питательные вещества, компенсируя тем самым сильный дефицит азота в ней. Как отмечается в статье для журнала Ecology, это первый известный пример преобразования ваий в корни у древовидных папоротников.

Древовидные папоротники являются типичным элементом флоры тропических, субтропических и южных умеренных лесов. Некоторые из них, в первую очередь представители обширного семейства циатейных (Cyatheaceae), включающего более 500 современных видов, могут вырастать до 20 метров в высоту и отращивать вайи — листоподобные органы, гомологичные побегам — длиной несколько метров. Несмотря на то, что гигантские папоротники напоминают хвойные или покрытосеменные деревья, они заметно отличаются от них строением. В частности, у них отсутствует вторичная меристема, а ствол представляет собой тонкий стебель, укрепленный придаточными корнями и черешками отмерших ваий.

Команда ботаников под руководством Джеймса Даллинга (James W. Dalling) из Иллинойского университета описала еще одну необычную особенность древовидных папоротников. В феврале 2019 года исследователи собирали корни подокарпов (Podocarpus) в тропическом лесу Чорро, который располагается в заповеднике Фортуна на западе Панамы. Раздвигая отмирающие вайи вокруг ствола древовидного папоротника Cyathea rojasiana — эндемика этой центральноамериканской страны, который дорастает до двух метров в высоту — ученые обнаружили, что некоторые из вайи укоренены в почве.

Внимательное изучение таких ваий показало, что их листовые пластинки и паренхима сгнили, оставив после себя полые трубки, образованные жестким покровным слоем рахиса и содержащие неповрежденные проводящие пучки. Устойчивость этих пучков к разложению, вероятно, была связана с окружающим их толстым пигментированным слоем (состоящим из лигнифицированных или насыщенных танинами клеток), который авторы позднее заметили на срезах живых ваий. Интересно, что в тканях родственного вида C. multiflora, отмирающие вайи которого не укореняются, аналогичный пигментированный слой отсутствует.

Даллинг и его соавторы предположили, что когда кончик стареющей вайи опускается в сторону земли, каждый из сохранившихся в ее рахисе проводящих пучков дает начало множеству тонких корней, которые закрепляются в почве. При этом вода начинает двигаться по ним в обратном направлении, в сторону стебля. Впрочем, исследователи усомнились, что папоротник превращает отмирающие вайи в корни, чтобы получить больше воды: в лесу Чорро, где выпадает более пяти метров осадков в год, в этом нет никакой необходимости. Более вероятно, что таким образом растение увеличивает объем грунта, из которого получает питательные вещества. Тем самым оно компенсирует сильную нехватку азота в местных почвах. Эксперимент, проведенный в лаборатории с тремя зрелыми экземплярами C. rojasiana, подтвердил, что вайи, преобразованные в корни, успешно усваивают этот элемент из окружающей среды и переносят его к молодым вайям.

По словам исследователей, это первый известный пример превращения ваий в корни у древовидных папоротников. Однако он может быть не единственным. Например, новозеландский древовидный папоротник Alsophila smithii сохраняет отмершие вайи, которые формируют вокруг его ствола своеобразную юбку. Хотя предполагается, что они служат для защиты от эпифитов и обледенения, возможно, они также используются в качестве дополнительных корней.

В прошлом году ботаники обнаружили в тропических лесах острова Борнео первую пальму, у которой цветки и плоды развиваются под землей. Вид, получивший название Pinanga subterranea, уже давно был известен местным жителям, но ученым он попался на глаза всего несколько лет назад. Кто именно опыляет подземные цветки необычной пальмы, пока остается неясным.