Осень. Прозрачнее становится вода: исчезают населявшие водную толщу мириады микроскопических организмов.
Давно отцвели кувшинки и кубышки, а семена их успели уплыть по воде от «матери» и погрузиться на дно. И плавать по воде и тонуть? Сначала — одно, потом — другое.
Семена у кувшинки тяжелее воды, но, выпав из развалившегося плода, они не сразу тонут. Выпавшие из плода семена окружены богатой воздухом слизью. В такой одежде они оказываются легче воды и плавают по ней. Ветер гонит мелкие волны, гонит и плавающие семена. Пока они плавают, одевающая их слизь постепенно разрушается. Не осталось слизи — семена тонут.
Слизь не только позволяет семенам кувшинки плавать. Благодаря ей семена прилипают к перьям водяных птиц. Так они попадают в другие водоемы, иной раз «улетают» далеко-далеко от родного пруда.
На побегах водокраса-лягушечника уже не образуются маленькие кустики. Теперь на конце побегов — плотная почка. Побег не тянется горизонтально, как летом, а свисает в глубину: его оттягивает тяжелая почка.
Почки богаты крахмалом, и они — тяжелее воды. Перегнил отмирающий побег — почка падает на дно. Это зимующая почка. Весной из таких почек начнут развиваться молоденькие водокрасы, и они всплывут на поверхность воды.
Зимующие почки водокраса клейкие. Иные из них прилипают к водяным птицам, и те переносят их на себе в другие водоемы.
Редеет зеленый ковер рясок. Как и летом, кружочек-стебель образует дочерние стебельки, но теперь они уже не растут, а главное — это уже не кружочки. Толстенькими, похожими на крошечные почки стали теперь дочерние ряски. В них нет воздухоносных полостей, но много крахмала. Оторвавшись от «матери», такая рясочка не поплывет, она утонет. Там, на дне, эти рясочки перезимуют. Весной в них разовьются воздухоносные полости, и они всплывут. Крахмал — запас питания на первое время.
Опускается на дно пузырчатка. И она уже не та, что была летом. Рост молодых листьев на конце ее стеблей прекратился. Молодые листочки собрались в кучку, согнулись и образовали плотный комок, почти шарик. Старые листья отмирают. Пузырчатка поглощает воду, становится тяжелой и опускается на дно вместе со своими зимующими почками. В почках-шариках есть воздухоносные полости, но, привязанные к «матери», они не могут всплыть. Весной почки отпадают от стеблей и поднимаются на поверхность воды.
По-разному готовятся к зиме рдесты. У одних образуются зимующие почки на корневище: летние побеги отомрут, а из зимующих почек весной разовьются новые побеги. У других поздней осенью развиваются особые короткие побеги с короткими же листьями. Они отделяются от «матери» и опускаются на дно. Нижний конец такого побега острый. Побег вонзается в илистый грунт дна, «сажает сам себя». Весной он начнет развиваться. У третьих — часть летнего побега отмирает, а уцелевшая часть погружается в глубину, и в пазухах ее листьев образуются зимующие почки. Из них весной разовьются новые побеги.
Зимовка рдеста.
Разных рдестов много, и все они близкие родственники. Но каждый из них живет по-своему летом, каждый по-своему зимует.
Летом, когда телорез отцвел, он опустился на дно. Там у него выросли длинные плети с почкой на конце.
К осени телорез снова всплыл на поверхность. И здесь из почек развились молодые растеньица — маленькие кустики. Так и плавало все семейство: «мать» посередине, молодые телорезы вокруг нее.
Теперь, осенью, плети перегнивают. Молодые телорезы опускаются на дно: здесь они будут зимовать. Потеряв листья, опускается на дно и «мать», превратившаяся в нечто вроде большой зимующей почки.
Как только захолодало, исчезли водомерки. Они покинули пруд, выбрались на берег. Забились под мох, заползли в трещины и щели земли меж корней, позабились в другие укромные места. Там, оцепенелые, они проведут зиму.
Паук-водянка забрался в пустую раковину катушки, устроился там на зиму и заснул. Зарылись в ил вертячки. Пусто стало на поверхности воды… Лишь плавунцы попрежнему всплывают вверх да ползают по водяному потолку прудовики.
Тоненькая корочка льда покрыла воду. С каждым днем она становится толще. На лед ложится снег. Меньше и меньше света проникает в воду.
Вмерзли в лед ряски. Вмерзли некоторые раковины с пауками-водянками. Вмерзли те из седлышек дафний, что плавали по воде. Чем мельче вода, тем больше вмерзает в лед и побегов водных растений и мелких водных животных.
Они не погибают от холода. Да им и не так холодно, как это можно подумать.
Лед прикрыт снеговой шубой, под ним — вода. 20 градусов мороза, а под снегом лишь несколько градусов ниже нуля. Температура льда всего 1 градус ниже нуля. Вода подо льдом… Это вода, а раз так, то ее температура у водного «потолка» хоть немного, да выше нуля. В нашем случае 0,5–0,6 градуса тепла. Это не придуманные цифры: их получили, измеряя температуру и льда, и воды, и снега при морозе в 20 градусов.
Не так уж холодно, оказывается, во льду. Не холоднее, чем под корой пня, засыпанного снегом. А ведь в пнях зимует много насекомых, и они не замерзают.
Но если взять кусок льда с вмерзшими в него растениями и мелкими животными и оставить его лежать на сильном морозе, то все эти «ледяники» погибнут. Кусок льда оказался «голым». Нет снеговой шубы, нет теплой водяной подстилки, и «ледяники» промерзают: температура льда сильно понизилась.
Кусок льда с вмерзшими в него животными и растениями.
Промерз мелкий водоем до дна — его население вмерзнет в лед или в промерзший ил. Это случается даже с карасями, и они могут уцелеть. Правда, при условии, чтобы соки их тела не промерзли, не превратились в лед. Тогда — смерть. Образовавшийся внутри клеток лед разрывает клетки: ведь объем жидкости при замерзании увеличивается.
Толстеет ледяная корка, больше и больше ложится на нее снега. Темнее и темнее становится в воде.
Зимним почкам свет не нужен. Зимующим подводным растениям света не хватает, им приходится жить в полупотемках. И все же некоторые зеленеют и подо льдом.
Элодея образовала зимние почки, но ее стебли не отмерли и попрежнему зелены. Они растут, тянутся вверх, иной раз примерзают верхушками к ледяному «потолку», вмерзают в лед. Зеленеют маленькие кустики молодых телорезов и «самосаженцы» рдеста. Скучившись, лежат на дне темнозеленые ветви роголистника. Его вильчатые листья не те, что были летом: вилки стали короче и шире, они жестче летних.
Темно и холодно подо льдом.
В полутьме даже зеленеющие растения живут замедленной жизнью. Они мало выделяют кислорода, а от кислорода воздуха вода отгорожена ледяной корой. Всплыть на поверхность, чтобы подышать, уже нельзя. Но животная жизнь в водоеме не замирает.
Водяному ослику не нужно подниматься на поверхность, чтобы подышать: его орган дыхания — жабры. Еда для него найдется и подо льдом: гниющие остатки растений есть во всяком водоеме. Попрежнему ползают водяные ослики по дну, по растениям. Разве лишь труднее стало уцелеть от врага. Врагов не прибавилось, их стало меньше, да и аппетит у них теперь не так велик, как летом. Но добычи мало: нет личинок комаров, нет головастиков, нет многих других мелких животных. Личинка стрекозы-коромысла охотится и зимой. Не откажется от ослика и плавунец.
Пока он может дышать подо льдом, плавунец не впадает в зимнюю спячку.
Тоненькая ледяная корочка пропускает достаточно солнечного света. Пока лед тонок, водяные растения выделяют кислорода не так уж мало. Кое-где даже пузырьки его поднимаются вверх. Плавунец ползает по нижней поверхности льда: его привлекают кислородные пузырьки. Тут же ползает и прудовик, тоже «собирает» кислород.
Стало темно в воде, и жизнедеятельность растений затихает. Кислородных пузырьков на ледяном потолке уже нет. Есть во льду прорубь, плавунцы собираются возле нее. Но прорубь — редкий случай.
Нельзя дышать обычным способом — плавунец получает кислород иным путем: дышит за счет кислорода, растворенного в воде. Это звучит очень странно: ведь у плавунца органы воздушного дыхания, органов водного дыхания у него нет. И все же это так.
Жук выдавливает наружу часть воздуха из-под надкрылий. Этот воздушный пузырь держится у заднего конца его тела, словно выглядывает из-под надкрылий. Кислорода в таком пузыре мало: он уже истрачен жуком. В воде растворенного кислорода больше. И вот растворенный в воде кислород начинает поступать в воздушный пузырь. Но он не скапливается здесь: в трахеях кислорода еще меньше, и он из пузыря переходит в трахеи. Пузырь обедняется кислородом, и в него поступает новая порция из воды. Образуется «кислородный ток»: из воды в воздушный пузырь; отсюда — в воздух, под надкрылья; оттуда — в трахеи.
Плавунец с воздушным пузырем.
Какая сила гонит кислород в этом направлении? Вспомните уроки по физике: если в двух сообщающихся сосудах количество газа различно, то различным будет и давление этих газов. Разница в давлении повлечет за собой передвижение частиц газа: из сосуда с бóльшим давлением газ начнет проникать в сосуд с меньшим давлением. И так будет продолжаться, пока давление в обоих сосудах не станет одинаковым.
С этой же разницей в давлении газа мы встречаемся и в случае с воздушным пузырем плавунца. Но опыт с сообщающимися сосудами кончается тем, что давление газа в обоих сосудах уравновешивается, а в случае с плавунцом равновесие не наступает. Кислород все время расходуется, все время давление кислорода в пузыре и в воде, в пузыре и в трахеях различно. Ток кислорода продолжается.
Кислород поступит в воздух под надкрылья и без пузыря, но тогда его будет поступать крайне мало. Пузырь сильно увеличивает поверхность соприкосновения запаса воздуха под надкрыльями с водой.
Конечно, таким способом кислорода много не получишь, но в холодной воде жук менее подвижен и дышит слабее, чем летом.
Увидеть зимой «воздушный пузырь» плавунца не так уж хитро.
Поставьте банку с водой без растений и с плавунцом на мороз, пусть вода покроется корочкой льда, и жук выпустит пузырь. Можно и не доводить дело до ледяной корки. Пусть вода будет холодной, с температурой поверхности, близкой к нулю, но льда еще нет. Жук может дышать атмосферным воздухом; он и делает это. Помешайте ему! Опустите в воду сеточку на глубину 2–3 сантиметров от поверхности воды. Сетка заменит лед — закроет жуку дорогу к воздуху… А теперь — смотрите.
Проделайте такой же опыт летом, и жук задохнется. Он погибнет от недостатка кислорода: газообмен в пузыре окажется слишком слабым для очень подвижного летом жука.
Сходным способом дышат в это трудное время и некоторые другие водяные жуки, некоторые клопы, некоторые улитки. Лишь когда вода совсем обеднеет кислородом, они опускаются на дно и впадают в глубокую спячку.
Циклопов стало гораздо меньше, чем было летом. Но они попрежнему «строчат» воду, а у самок некоторых видов висят по бокам брюшка мешки с яйцами.
По дну ползают личинки ручейников. В иле копошатся красные мотыли. Этим теперь не грозит смерть в карасином рту: караси зарылись в ил и крепко спят. Спят и карпы, тоже любители мотыля.
Высыхание небольшого водоема летом — катастрофа для многих из его обитателей. Бывают и зимние катастрофы, и это не «зимняя засуха» — промерзание водоема до дна.
На дне водоема разлагаются всевозможные органические вещества: гниют остатки умерших животных и растений, упавшие в воду ветви и листья и многое другое.
Гнилостные процессы сопровождаются большой затратой кислорода. Растворенный в воде кислород расходуется, а запас его не пополняется: водоем покрыт льдом.
Все труднее и труднее становится дышать в такой воде. Рыбы и другие обитатели водоема начинают задыхаться.
Если это озеро и в него впадает река, рыбы уходят в реку. Они скопляются возле устьев ручьев, впадающих в водоем, поднимаются к прорубям. И даже в таких водоемах множество рыбы задыхается и погибает. А в пруду, в который не впадает ни река, ни ручей, в котором нет прорубей? Здесь погибают и рыба и другие обитатели.
«Замор» так называется эта катастрофа в жизни водоема. Он губит множество рыбы. Пруды, в которых разводят рыбу, охраняют от замора: во льду делают много прорубей. Через них в воду поступает кислород из воздуха. Но при сильном заморе не спасут и проруби.
Только в чистом, проточном пруду замора можно не бояться: здесь кислорода в воде всегда достаточно.