Петров крест чешуйчатый, или обыкновенный (лат. Lathraea squamaria)

Петров крест чешуйчатый, или обыкновенный (лат. Lathraea squamaria)

На фото — Петров крест чешуйчатый, или обыкновенный (Lathraea squamaria). Его яркие соцветия показываются из земли только весной. Остальное время этот голопаразит из рода Петров крест семейства заразиховые (Orobanchaceae) проводит под землей, похищая питательные вещества у других растений. Свое название он получил из-за формы корневищ, разветвляющихся крестообразно и напоминающих перевернутый крест, или крест святого Петра. Петров крест чешуйчатый обитает в тенистых лесах по берегам ручьев и встречается от Западной Европы до Индии и Пакистана.

В выборе хозяев Петров крест не слишком избирателен. Хотя чаще он паразитирует на деревьях и кустарниках, но не пренебрегает травами и даже папоротниками. Группу соцветий, которую вы видите на главном фото, я нашла у ручья на влажной, покрытой мхом почве рядом с папоротниками, которые, возможно, были жертвами цепких лапок Петрова креста. Главным же в этом кластере было, по всей видимости, пока еще безлистное ореховое дерево (Juglans sp.), окруженное соцветиями паразита.

Соцветие Петрова креста чешуйчатого возвышается над мхами. Фото Полины Сутягиной, Аджария, Грузия, март 2023 года

Проросшее семечко Петрова креста быстро находит контакт с корнем другого растения и начинает формировать корневище, покрытое чешуями — видоизмененными листьями, в которых, как и в самом корневище, запасаются в виде крахмала похищенные у хозяина сахара.

Корневище Петрова креста, вытащенное из земли. Хорошо видны мясистые, лишенные хлорофилла чешуевидные листья. Фото © Krzysztof Ziarnek с сайта commons.wikimedia.org, Польша, 3 апреля 2019 года

В таком виде, не показываясь над землей, Петров крест проводит около 10–15 первых лет своей жизни, потому известен также под другим названием — потаенница. И только однажды весной, когда у деревьев идет активное сокодвижение, из-под земли начинают появляться соцветия на толстых осях до 30 см высотой, с рядами направленных в одну сторону цветков и беловатыми бесхлорофилльными прицветниками. В средней полосе России это обычно происходит в апреле-мае, но главное фото сделано в середине марта, поскольку дело происходит в холмах Аджарии в субтропическом климате. После созревания семян растение снова исчезает из поля видимости и продолжает подземное существование, словно Персефона, возвращающаяся в царство своего супруга Аида.

Контакт с корнем растения-хозяина происходит посредством специального органа — гаустории, или присоски. Происхождение гаусторий до сих пор вызывает у ученых вопросы. Некоторые считают их производными придаточных корней, другие — особым уникальным органом. Гаустории формируются в коре корня и могут возникать либо терминально (то есть на конце корня), либо корень может прорастать гаусторию (как на фото ниже). Обычно гаустория имеет диаметр 1–5 мм.

Корневище Петрова креста, один из корней несет гаусторию (отмечена стрелкой), прикрепленную к корню ольхи. Фото с сайта viscum.dk

В зоне контакта гаустории с корнем растения-хозяина формируется слой адгезивных клеток с очень крупными вакуолями и одревесневшими клеточными стенками. От проводящей системы гаустории до проводящей системы корня хозяина идет единый канал одревесневших клеток, называемых трансферным, или передаточным, мостом. Эта область представлена особыми короткими трахеидами, содержащими гранулы крахмала. Впервые такой тип трахеид, характерный для гаусторий многих паразитических растений, был найден как раз в тканях Петрова креста. Предполагается, что такие элементы могут служить для регулирования потока ксилемного сока через гаусторию. Гаустория, проникая в корень хозяина, прорывает его ткани частично механически, частично — с помощью лизирующих ферментов, достигая зоны ксилемы, и внедряется в сосуд, также прорывая его стенку. Таким образом обеспечивается контакт абсорбирующих клеток с сосудами корня растения-хозяина.

В центре гаустории трансферная зона окружена запасающей, или гиалиновой, тканью. На время зимнего периода гиалиновые клетки представляют собой протеиновое депо, потом накопленные там вещества используются растением при цветении. Таким образом, гаустория выполняет также роль запасающего органа.

Схема среза через гаусторию Петрова креста скрытого (Lathraea clandestina) в месте ее прикрепления к корню хозяина — жимолости вьющейся (Lonicera periclymenum). (a) поперечный срез, (b) продольный срез. Tr — трахеиды; Ht — гиалиновая ткань; Tb — трансферный мост из трахеид; Ac — адгезивная зона; Dz — область разрыва тканей хозяина; Ph — флоэма; Abc — зона абсорбции; Xy — ксилема. Рисунок из статьи M. D. Atkinson, E. Atkinson, 2020. Biological Flora of the British Isles: Lathraea clandestina

В отличие от полупаразитов, которые сами могут добывать сахара и подключаются только к ксилеме растения хозяина, воруя воду с растворенными в ней веществами, голопаразиты, не фотосинтезируя сами, обычно выстраивают связь еще и с элементами флоэмы, похищая то, что шло к корням от листьев. Однако Петров крест — уникальный в этом смысле голопаразит: он устанавливает связь только с ксилемой. Углеводы он также получает из ксилемного сока, в котором они присутствуют в той или иной степени у многих древесных растений и кустарников, в частности в конце зимы — начале весны, когда активно идет сокодвижение. Однако растение не просто сосет соки из чужих корней, оно буквально поедает их. Активность ряда лизирующих ферментов в гаустории наблюдается не только когда ей нужно добраться до ксилемы, расщепляя окружающие ткани, но даже после закрепления на чужом корне. Гаустории «переваривают» клеточные стенки и крахмальные накопления хозяина, таким образом получая органические соединения.

Не зря когда-то ученые подозревали Петров крест в хищничестве — только поедает он не насекомых, а в прямом смысле растение-хозяина. Предположение это было связано с тем, что в полостях чешуй корневища часто находили множество бактерий и насекомых. Эти полости образованы завернутыми на нижнюю сторону краями чешуй и внутри имеют многочисленные железы, разные по форме и количеству клеток. Ученые полагали поначалу, что эти железы выделяют пищеварительный секрет, как это происходит на листьях росянки (Drosera). Но оказалось, что большинство из них работают как гидатоды — выделяют лишнюю воду. Мы помним, что большую часть жизни Петров крест ведет подземный образ жизни, притом обитает в довольно влажной почве, что сильно затрудняет испарение, так что воду приходится выводить более эффективным способом, чем через устьица. Активное выведение воды также обеспечивает мощную сосущую силу, необходимую для откачивания сока из корней растения-хозяина.

Слева — срез через чешуевидный лист Петрова креста чешуйчатого. Изнутри полость выстилают гидатоды, похожие по форме на грибы. Фото с сайта viscum.dk. Справа — схема среза через полость листа. Рисунок из книги H. Heukels, 1910. De flora van Nederland

Цветет Петров крест еще до того, как происходит активная вегетация окружающих его трав, которые впоследствии скрывают его. Опыляется в основном разными видами шмелей (Bombus). Плод — коробочка 8–11 мм длиной, созревающая примерно в июне. Семена черные, шарообразные, диаметром около миллиметра, несут элайосому, что является приспособлением для мирмекохории. Эти питательные образования привлекают муравьев, и те собирают их для кормления личинок, попутно помогая распространению семян. Такой хитростью пользуются многие раннецветущие травянистые растения.

Шмель на соцветии Петрова креста чешуйчатого. Фото Алексея Яковлева с сайта commons.wikimedia.org, Московская область, 5 мая 2016 года

Все части Петрова креста чешуйчатого ядовиты. Они содержат иридоидные гликозиды, которые ядовиты или как минимум неприятны для многих травоядных. Яркие соцветия Петрова креста имеют весьма привлекательный вид. Так, другого представителя этого рода, Петров крест скрытый (Lathraea clandestina), выращивают в некоторых садах Великобритании, специально заражая им растения.

Фото Полины Сутягиной, Аджария, Грузия, март 2023 года.