Водные растения разнообразны по своему положению в водоеме. Одни из них целиком находятся под водой, полностью погружены (элодея, роголистник, различные рдесты). Другие погружены в воду только своей нижней частью (хвощ приречный, камыш озерный, стрелолист). Есть и такие, которые свободно плавают на поверхности (ряска малая, вод окрас, сальвиния). Наконец, некоторые обитатели водоемов имеют плавающие листья, но их корневище прикреплено ко дну (кубышка, кувшинка, горец земноводный). Условия жизни растений в водоемах своеобразны. Воды здесь всегда достаточно и недостатка в ней никогда не бывает. Поэтому для обитателей водоемов не имеет существенного значения, сколько выпадает осадков в данной местности — много или мало. Водные растения всегда обеспечены водой и гораздо меньше зависят от климата, чем растения сухопутные, наземные. Многие водные растения имеют очень широкое распространение — от северных районов России до крайнего юга, они не связаны с определенными природными зонами. Характерная особенность среды в водоемах — медленное прогревание воды весной. Вода, обладающая большой теплоемкостью, в весеннее время долго остается холодной, и это отражается на развитии обитателей водоемов. Водные растения поздно пробуждаются весной, значительно позднее, чем сухопутные. Они начинают развиваться только тогда, когда вода достаточно прогреется.
Своеобразны в водоемах и условия кислородного питания. Для многих водных растений — тех, которые имеют надводные побеги или плавающие листья, — нужен газообразный кислород. Он поступает через устьица, рассеянные по поверхности тех органов, которые соприкасаются с воздухом. В подводные органы этот газ проникает по особым воздухоносным каналам, густо пронизывающим все тело растения, вплоть до корневищ и корней. Разветвленная сеть тончайших воздухоносных каналов, многочисленные воздушные полости — характерная анатомическая особенность многих обитателей водоемов. Водная среда создает специфические условия и для семенного размножения растений. Пыльца некоторых представителей водной флоры переносится с помощью воды. Большую роль играет вода и в распространении семян. Среди водных растений немало таких, которые имеют плавучие семена и плоды, способные долгое время оставаться на поверхности, не погружаясь на дно. Подгоняемые ветром, они могут проплыть значительное расстояние. Переносят их, конечно, и течения. Наконец, водная среда обусловливает специфику перезимовки растений. Только у водных растений можно встретить особый способ перезимовки, когда зимуют специальные почки, погружающиеся на дно. Эти почки получили название турионов. Они образуются в конце лета, затем отделяются от материнского организма и уходят под воду. Весной почки прорастают и дают начало новым растениям. Многие обитатели водоемов зимуют в виде корневищ, находящихся на дне. Ни у одного из водных растений зимой не остается живых органов на поверхности водоема, покрытой льдом.
В наибольшей степени связаны с водной средой целиком погруженные растения. Они соприкасаются с водой всей поверхностью своего тела. Их строение и жизнь всецело определяются особенностями водной среды. Условия жизни в воде сильно отличаются от условий жизни на суше. Поэтому водные растения во многом не сходны с сухопутными. Целиком погруженные обитатели водоемов получают кислород, нужный для дыхания, и углекислый газ, необходимый для создания органических веществ, не из воздуха, а из воды. Оба эти газа растворены в воде и поглощаются всей поверхностью тела растения. Растворы газов проникают прямо через тонкие стенки наружных клеток. Листья этих обитателей водоемов нежные, тонкие, прозрачные. Они не имеют никаких приспособлений, направленных к удержанию воды. У них, например, совершенно не развита кутикула — тонкий водонепроницаемый слой, который покрывает снаружи листья сухопутных растений. Защита от потери воды не нужна — никакой опасности высыхания нет. Особенность жизни подводных растений состоит еще в том, что минеральные питательные вещества они получают из воды, а не из почвы. Эти вещества, растворенные в воде, также поглощаются всей поверхностью тела. Корни не играют здесь существенной роли. Корневые системы водных растений развиты слабо. Главное их назначение — прикреплять растение к определенному месту на дне водоема, а не поглощать питательные вещества.
Многие целиком погруженные обитатели водоемов поддерживают свои побеги в более или менее вертикальном положении. Однако это достигается совершенно иным путем, чем у обитателей суши. У водных растений нет крепких, одревесневающих стеблей, у них почти не развиты механические ткани, которые играют укрепляющую роль. Стебли этих растений нежные, мягкие, слабые. Они поднимаются кверху благодаря тому, что содержат много воздуха в своих тканях. Среди целиком погруженных в воду растений мы часто находим в наших пресных водоемах различные виды рдестов. Это цветковые растения. У них есть хорошо развитые стебли и листья, а сами растения обычно довольно крупные. Однако люди, далекие от ботаники, зачастую неправильно называют их водорослями. Наиболее распространенный вид рдеста — рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfo-liatus). Это растение имеет сравнительно длинный, вертикально стоящий в воде стебель, который прикрепляется ко дну корнями. На стебле поочередно располагаются листья овально-сердцевидной формы. Листовые пластинки прикрепляются непосредственно к стеблю, черешков у листьев нет. Рдест всегда погружен в воду. Только в период цветения над поверхностью воды поднимаются соцветия растения, похожие на короткие рыхлые колосья. Каждое такое соцветие состоит из мелких невзрачных цветков желтовато-зеленоватой окраски, сидящих на общей оси. После цветения колосовидное соцветие опять уходит под воду. Здесь созревают плоды растения.
Листья рдеста на ощупь жесткие, толстоватые — они сплошь покрыты с поверхности каким-то налетом. Если вынуть растение из воды и капнуть на лист десятипроцентным раствором соляной кислоты, наблюдается бурное вскипание — появляется множество пузырьков газа, слышится легкое шипение. Все это указывает на то, что листья рдеста покрыты снаружи тонкой пленкой извести. Именно она дает с соляной кислотой бурную реакцию. Налет извести на листьях можно наблюдать не только у данного вида рдеста, но и у некоторых других (например, у рдеста курчавого, блестящего и т.д.). Все эти растения обитают в водоемах с достаточно жесткой водой, в которой содержится значительное количество извести. Еще одно целиком погруженное в воду растение — элодея канадская ( Elodea canadensis). Это растение гораздо мельче рдеста. Отличается элодея и расположением листьев на стебле — они собраны по три-четыре, образуя многочисленные мутовки. Форма листьев удлиненная, продолговатая, черешков у них нет. Поверхность листьев, как и у рдеста, покрыта грязноватым налетом извести. Стебли элодеи стелются по дну, но лежат свободно, не укореняются. Элодея — цветковое растение. Но цветки у нее появляются крайне редко. Растение почти не размножается семенами и поддерживает свое существование только вегетативным путем. Способность к вегетативному размножению у элодеи поразительна. Если отрезать конец стебля и бросить в сосуд в водой, то через несколько недель мы найдем здесь длинный побег со множеством листьев (конечно, для быстрого роста необходимо достаточное количество света, тепла и т.д.).
Элодея — растение, широко распространенное в водоемах России. Она есть почти в любом озере, пруде и нередко образует сплошные заросли на дне. Но это растение иноземного происхождения. Родина элодеи — Северная Америка. В первой половине прошлого столетия растение случайно попало в Европу и быстро там распространилось, заселив очень многие водоемы. Из Западной Европы элодея проникла и в Россию. Сильное разрастание элодеи в водоемах — нежелательное явление. Вот почему это растение называют водяной чумой. Среди целиком погруженных растений пресных водоемов есть и оригинальная зеленая водоросль, которая называется хара (виды рода Chara). По внешнему виду она немного напоминает хвощ — растение имеет вертикальный главный стебель и отходящие от него во все стороны боковые более тонкие ветви. Эти ветви располагаются на стебле мутовками, по нескольку, как у хвоща. Хара — одна из относительно крупных наших водорослей, ее стебель достигает высоты 20-30 см. Ряска малая (Lemna minor) — это очень маленькое растение часто образует сплошной светло-зеленый налет на поверхности воды в озерах и прудах. Заросли ряски состоят из множества отдельных плоских лепешечек овальной формы размером меньше ногтя. Это плавающие стебли растения. От нижней поверхности каждого из них отходит в воду корешок с утолщением на конце. В благоприятных условиях ряска энергично размножается вегетативным путем: от овальной пластинки начинает расти сбоку такая же другая, от другой — третья и т.д.
Дочерние экземпляры скоро отделяются от материнского и начинают вести самостоятельную жизнь. Быстро размножаясь подобным образом, ряска в короткое время может покрыть весь водоем, если он небольшой. Заросли ряски можно видеть только в теплое время года. Поздней осенью растения уже нет, поверхность воды становится чистой. Зеленые лепешечки к этому времени отмирают и опускаются на дно. Вместе с ними погружаются в воду и живые почки ряски, которые проводят там всю зиму. Весной эти почки всплывают на поверхность и дают начало молодым растениям. К лету ряска успевает так разрастись, что покрывает весь водоем. Ряска относится к числу цветковых растений. Но цветет она чрезвычайно редко. Цветки ее настолько мелки, что их трудно увидеть невооруженным глазом. Примечательная особенность ряски — высокое содержание белка в ее стеблях-лепешечках. По богатству белком ряска может соперничать только с бобовыми. Маленькое невзрачное растение представляет собой ценный, очень питательный корм для некоторых домашних животных и птиц. В наших водоемах встречается и другое мелкое растение, которое очень похоже на ряску и также плавает на поверхности воды. Называется оно многокоренник обыкновенный (Spirodela polyrrhiza). Это растение хорошо отличается от ряски тем, что на нижней стороне овальных лепешечек имеет пучок тонких волосовидных корней (лучше всего корни видны, когда растение плавает в аквариуме или стакане с водой).
Свободно плавает на поверхности водоемов и еще одно растение — водокрас (Hydrocharis morsus-ranae). Листья этого обитателя водоемов сидят на длинных черешках, имеют характерную овально-сердцевидную форму и собраны в розетку. От каждой розетки отходит в воду пучок коротких корней. Отдельные розетки соединены под водой тонким корневищем. Когда подует ветер, растение начинает перемещаться по поверхности воды, причем розетки не меняют своего взаимного расположения. Летом у водокраса появляются небольшие цветки с тремя белыми лепестками. Каждый цветок сидит на конце длинной цветоножки, поднимающейся из центра листовой розетки. К осени на концах тонких подводных стеблей водокраса образуются почки-турионы, которые затем отделяются от материнского организма и опускаются на дно, где проводят зиму. Весной они всплывают на поверхность и дают начало новым растениям. На поверхности пресных водоемов, расположенных в южной половине европейской части России, можно увидеть свободно плавающий небольшой папоротник сальвинию (Salvinia natans). Это растение совершенно не похоже на обычные лесные папоротники и имеет гораздо меньшие размеры. От стебля сальвинии, лежащего на воде, отходят в одну и другую сторону овальные листья размером немного больше ногтя. Они толстоватые, плотные, сидят на очень коротких черешках. Листья, как и стебель, плавают на поверхности воды. Помимо этих листьев, у сальвинии есть еще и другие. Они похожи по внешнему виду на корни и отходят от стебля вниз, в воду.
Сальвиния сильно отличается по внешнему виду от папоротников, однако сходна с ними по особенностям размножения. Именно по этой причине ее и относят к папоротникам. Никаких цветков у растения, конечно, никогда не бывает. Растения Российских водоемов, которые имеют плавающие листья, но при этом прикреплены ко дну и не могут свободно перемещаться. Наиболее знакомое из таких растений — кубышка (Nuphar lutea). Красивые желтые цветки кубышки многие видели. Чуть поднимающиеся над поверхностью воды, они всегда привлекают внимание своей яркой окраской. В цветке пять крупных желтых чашелистиков и много мелких лепестков такой же окраски. Тычинок большое число, а пестик только один, форма его очень характерна — он напоминает круглую колбу с очень коротким горлышком. После отцветания пестик разрастается, сохраняя свою оригинальную форму. Внутри завязи созревают семена, погруженные в слизь. Цветок кубышки находится на конце длинной цветоножки, которая отрастает от корневища, лежащего на дне водоема. Листья растения крупные, плотные, характерной округло-сердцевидной формы, с блестящей, глянцевитой поверхностью. Они плавают на воде, причем устьица располагаются только на их верхней стороне (у большинства сухопутных растений — на нижней). Черешки листьев, как и цветоножки, очень длинные. Они тоже берут начало от корневища.
Листья и цветки кубышки многим знакомы. Но корневище растения видели немногие. Оно удивляет своими внушительными размерами. Толщина его — в руку или больше, длина — до одного метра. Здесь хранятся зимой запасы питательных веществ, необходимых для формирования листьев и цветков на следующий год. Черешки листьев кубышки и цветоножки, на которых сидят цветки, рыхлые, пористые. Они густо пронизаны воздухоносными каналами. Благодаря этим каналам в подводные органы растения поступает кислород, необходимый для дыхания. Обрывание листовых черешков или цветоножек причиняет кубышке большой вред. Через место разрыва внутрь растения начинает проникать вода, а это приводит к загниванию подводной части и в конечном счете к гибели всего растения. Красивые цветки кубышки лучше не обрывать. Близка к кубышке по многим своим особенностям и белая кувшинка (Nymphaea alba). У нее такое же толстое корневище, лежащее на дне, почти такие же листья — крупные, глянцевитые, плавающие на воде. Однако цветки совершенно иные — чисто-белые, еще более красивые, чем у кубышки. Они имеют приятный тонкий аромат. Многочисленные лепестки цветка направлены в разные стороны и частично закрывают друг друга, а сам цветок чем-то напоминает пышную белую розу. Цветки кувшинки всплывают на поверхность воды и раскрываются рано утром. К вечеру они снова закрываются и прячутся под воду. Но так бывает только при устойчивой хорошей погоде, когда солнечно и сухо.
Если приближается ненастье, кувшинка ведет себя совершенно иначе — цветки либо вовсе не показываются из воды, либо прячутся раньше времени. Следовательно, по поведению цветков данного растения можно предсказывать погоду. Красивые белые цветки кувшинки многие стремятся сорвать. Но делать этого не следует: растение может погибнуть, так как оно очень чувствительно к ранениям. Среди растений водоемов есть и такие, которые погружены в воду только частично. Их стебли на значительном протяжении возвышаются над водой. В воздушной среде находятся цветки и большинство листьев. Эти растения по особенностям своей жизнедеятельности и строению стоят ближе к настоящим сухопутным представителям флоры, чем к типичным обитателям водоемов, целиком погруженным в воду. К растениям подобного типа относится известный многим камыш озерный (Scirpus lacustris). Он часто образует сплошные заросли в воде неподалеку от берега. Внешний вид этого обитателя водоемов своеобразен — над водой поднимается длинный темно-зеленый стебель, совершенно лишенный листьев и имеющий гладкую поверхность. Внизу, у воды, стебель толщиной больше карандаша, кверху он делается все тоньше и тоньше. Длина его достигает 1—2 м. В верхней части растения от стебля отходит коричневатое соцветие, состоящее из нескольких колосков. Камыш озерный относится к семейству осоковых, но внешне очень мало похож на осоки. Стебли камыша, как и многих других водных растений, рыхлые, пористые. Взяв стебель двумя пальцами, его можно сплющить почти без всяких усилий. Растение густо пронизано сетью воздухоносных каналов, в тканях его много воздуха.
Другое частично погруженное в воду растение — хвощ приречный (Equisetum fluviatile). Данный вид хвоща, как и уже знакомый нам камыш, нередко образует густые заросли в прибрежной части водоема, неподалеку от берега. Эти заросли состоят из множества прямых стеблей, довольно высоко поднимающихся над водой. Узнать хвощ нетрудно: его тонкий цилиндрический стебель состоит из многих отрезков-члеников, причем один членик отделен от другого пояском из мелких зубчиков-листьев. То же самое и у остальных хвощей. Однако хвощ приречный отличается от многих своих ближайших родственников тем, что стебель его большей частью не дает боковых ответвлений. Он выглядит как тонкий зеленый прутик. Осенью стебель хвоща отмирает, и у растения зимует на дне водоема только живое корневище. Весной от него отрастают новые побеги. Эти побеги появляются над поверхностью воды довольно поздно, в самом конце весны, когда вода достаточно прогреется. Среди частично погруженных в воду растений есть и стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia). Это цветковое растение. Цветки его довольно заметные, с тремя округлыми белыми лепестками. Одни цветки — мужские, содержащие только тычинки, другие — женские, в которых можно найти только пестики. Как те, так и другие располагаются на одном и том же растении, причем в определенном порядке: мужские в верхней части стебля, женские ниже. В цветоножках стрелолиста содержится белый млечный сок. Если оторвать цветок, то на месте разрыва скоро появится капелька беловатой жидкости.
Крупные листовые пластинки стрелолиста привлекают внимание своей оригинальной формой. Треугольный лист имеет глубокую клиновидную вырезку у основания и похож на сильно увеличенный наконечник стрелы. Именно вследствие этого растение и получило свое название. Стреловидные листовые пластинки более или менее возвышаются над водой. Они сидят на конце длинных черешков, большая часть которых скрыта под водой. Помимо этих хорошо заметных листьев, растение имеет и другие — менее заметные, которые целиком погружены в воду и никогда не поднимаются над поверхностью, форма их совершенно иная — они похожи на длинные зеленые ленты. Следовательно, у стрелолиста есть два типа листьев — надводные и подводные, причем те и другие сильно различаются. Подобные же различия есть и у некоторых других водных растений. Причина этих различий понятна: листья, погруженные в воду, находятся в одних условиях среды, листья надводные — в совершенно других. Стрелолист — многолетнее растение. Его стебель и листья к зиме отмирают, живым остается только клубневидное корневище, находящееся на дне. Из тех растений, которые погружены в воду только своей нижней частью, можно упомянуть еще сусак зонтичный (Butomus umbellatus). Во время цветения это растение всегда привлекает к себе внимание. У него красивые бело-розовые цветки, собранные в рыхлое соцветие на верхушке стебля. Листьев на стебле нет, и оттого цветки особенно заметны. Каждый цветок сидит на конце длинной веточки-цветоножки, а все эти веточки выходят из одной точки и направлены в разные стороны.
Сусак широко распространен в водоемах России, встречается на Севере, в Средней России, в Сибири и других районах. Надо заметить, что такое широкое географическое распространение имеет не только сусак, но и многие другие водные растения. Если рассмотреть цветок сусака в деталях, увидим, что у него три зеленовато-красных чашелистика, три розоватых лепестка, девять тычинок и шесть малиново-красных пестиков. Удивительная правильность в строении цветка: число его частей кратно трем. Это типично для однодольных растений, к которым как раз и принадлежит сусак. Листья сусака очень узкие, длинные, прямые. Они собраны пучком и поднимаются вверх от самого основания стебля. Интересно, что они не плоские, а трехгранные. Как стебель, так и листья отрастают от толстого мясистого корневища, лежащего на дне водоема. Сусак примечателен тем, что это растение можно использовать в пищу. Из его корневищ, богатых крахмалом, в недалеком прошлом делали муку, из которой пекли хлеб и лепешки (это было распространено, например, среди местных жителей в Якутии). Пригодны в пищу и целые корневища, но только в печеном или поджаренном виде. Специальные исследования показали, что в муке из корневищ сусака есть все, что нужно для питания человека. Ведь корневища содержат не только крахмал, но довольно много белка и даже некоторое количество жира. Сусак полезен еще и тем, что может служить кормовым растением для скота. Его листья и стебли охотно поедают домашние животные.
