Гастродия высокая (Gastrodia elata)

Гастродия высокая (Gastrodia elata) — удивительная орхидея без листьев, без зелёных частей и без хлорофилла, известная в России из небольших участков юга Приморского края, юга Хабаровского края и юга Сахалина. Это полностью миктротрофное растение — оно живёт исключительно за счёт паразитической связи с почвенными грибами, не способно к фотосинтезу и большую часть года проводит под землёй в виде клубневидного корневища. На поверхность гастродия выходит только на 2–4 недели в году, чтобы быстро отцвести и образовать плоды. В восточной медицине Японии, Кореи и Китая корневище гастродии («тяньма», «тэнма») — один из самых ценных лекарственных продуктов. Внесена в Красную книгу Российской Федерации.

Внешний вид и описание

Гастродия высокая — многолетнее травянистое растение из семейства Орхидные (Orchidaceae), относящееся к группе бесхлорофилльных миктротрофов. Высота надземной части во время цветения 40–100 сантиметров, в благоприятных условиях до 130. Это одна из самых высоких бесхлорофилльных орхидей мира.

Под землёй у гастродии — крупное клубневидное корневище длиной 6–15 сантиметров, диаметром 2–5 сантиметров, мясистое, плотное, желтовато-бурое снаружи и белое внутри. Именно это корневище — главный орган питания, накопления запасов и связи с грибом-симбионтом.

На поверхности корневища нет ризоидов в обычном смысле; нет и нормальных корней. Вместо них корневище плотно колонизировано микоризными грибами родов Armillaria (опёнок) и Mycena. Это редкая в природе ситуация: обычно орхидеи паразитируют на грибах, которые сами питаются мёртвой органикой или живыми деревьями. У гастродии цепочка ещё длиннее: гриб Armillaria паразитирует на корнях деревьев и древесных остатках, а гастродия — на грибе, получая через него питательные вещества, изначально полученные от живых деревьев. Так что фактически гастродия — паразит второго порядка.

Стебель надземной части толстый, мясистый, цилиндрический, диаметром 1–2 сантиметра, окраска от соломенно-жёлтой до буровато-коричневой или розоватой. Полностью лишён хлорофилла — фотосинтез у гастродии полностью утрачен в ходе эволюции. Листья редуцированы до мелких плёнчатых чешуек длиной 1–2 сантиметра, расположенных очерёдно по стеблю.

Соцветие — рыхлая длинная кисть длиной 10–25 сантиметров на верхушке стебля. В кисти 10–40 цветков, расположенных довольно густо. Каждый цветок длиной 8–12 миллиметров, окраской бледно-жёлтой, кремовой или зеленовато-белой, иногда с буроватым оттенком. Цветки типичной для орхидных трёхдольной формы со шпорцей.

Плод — продолговатая коробочка длиной 12–18 миллиметров. Внутри — десятки тысяч микроскопически мелких «пыльных» семян размером в десятые доли миллиметра. Это типичная особенность всех орхидных: семена крайне мелкие, без эндосперма, для прорастания требуют контакта с подходящим грибом.

В восточной медицине корневище гастродии («тяньма» на китайском, «тэнма» на японском) — один из самых ценных природных продуктов. Используется при головных болях, головокружениях, неврологических расстройствах. В Японии тяньма ценится дороже многих ювелирных изделий по массе.

Где обитает

Ареал гастродии высокой охватывает восточную Азию:

• Россия — юг Приморского края (Хасанский, Лазовский, Чугуевский районы — основная российская часть ареала), юг Хабаровского края, юг Сахалина (отдельные находки на полуострове Крильон).
• Китай — северо-восточные и центральные провинции, основная страна культуры лекарственной тяньмы.
• Корейский полуостров — север и юг.
• Япония — острова Хонсю, Сикоку, Кюсю.
• Тайвань — горные леса центральной части острова.

Российские популяции — северная периферия ареала. Типичные местообитания — широколиственные и хвойно-широколиственные леса с присутствием дуба монгольского, липы амурской, кедра корейского. Высотный диапазон — от 100 до 800 метров над уровнем моря. Главное условие — наличие в почве и подстилке достаточного количества грибов-опят (Armillaria), которые питаются гниющей древесиной упавших стволов и пней.

Сопутствующие виды — другие лесные орхидеи юга Дальнего Востока: венерин башмачок крупноцветковый, тулотис уссурийский, дремлик морозниковый, пыльцеголовник прямой; крупные лесные папоротники (страусник, оноклея); кустарники подлеска (бересклеты, чубушники, лимонник китайский).

Образ жизни и экология

Гастродия — растение со сложным жизненным циклом и удивительной биологией. Большую часть года (8–10 месяцев) её существование проходит исключительно под землёй: клубневидное корневище медленно растёт и накапливает питательные вещества от гриба-симбионта. На поверхности земли растение появляется только для размножения — на 3–6 недель в начале лета.

В мае-июне после прогрева почвы из спящего корневища начинает быстро расти цветочный стебель. Его рост напоминает гриб: за 5–10 дней он поднимается до полной высоты 40–100 сантиметров. Растение быстро зацветает — цветение продолжается 2–3 недели в июне-июле. В июле плоды быстро созревают и раскрываются, рассеивая огромное количество мелких семян. В августе надземная часть полностью отмирает, и растение возвращается под землю.

Опыление насекомыми — главными посетителями являются мелкие мухи и одиночные пчёлы, привлекаемые специфическим запахом цветков. Запах гастродии напоминает гниющую пищу или влажную плесень — что и привлекает соответствующих опылителей.

В неблагоприятные годы гастродия может вообще не выходить на поверхность земли — оставаясь в виде корневища в почве. Из-за этого традиционные методы учёта (по числу видимых стеблей) сильно недооценивают истинную численность популяции.

Продолжительность жизни одного корневища — 5–15 лет. После этого корневище постепенно отмирает; жизнь популяции продолжается через новые молодые корневища, развившиеся из семян или вегетативно.

Размножение и потомство

Размножение преимущественно семенами. Одна коробочка содержит десятки тысяч микроскопически мелких семян, которые разносятся ветром на километры. Но для прорастания нужны крайне специфические условия: контакт с подходящим грибом-симбионтом (Armillaria, Mycena), наличие гниющей древесины в подстилке, отсутствие конкуренции с другими растениями.

Из миллионов семян, рассеиваемых одним растением за жизнь, прорастают и развиваются до взрослого корневища единицы. Развитие очень медленное: от прорастания семени до первого цветения проходит обычно 7–10 лет, иногда дольше. Первые годы жизни проходят полностью под землёй в виде микроскопически малого протокорма, растущего за счёт гриба.

Вегетативное размножение возможно: при делении старого корневища от него могут отходить молодые «дочерние» корневища. Но это происходит редко — раз в несколько лет.

Сколько осталось

Точная численность гастродии высокой в России неизвестна. Учёт сложен из-за особенностей вида: большая часть популяции скрыта в почве в виде корневищ. По экспертным оценкам ботаников Биолого-почвенного института ДВО РАН, общая численность активных корневищ во всех известных российских локалитетах — несколько тысяч экземпляров.

Это малая популяция для растения с такими сложными требованиями к среде обитания. Сильное локальное событие (вырубка леса, лесной пожар, изменение водного режима) может уничтожить местную популяцию за один сезон.

Почему охраняется

Гастродия высокая внесена в Красную книгу Российской Федерации с категорией 2 — «сокращающийся в численности вид». Также внесена в Красные книги Приморского края, Хабаровского края, Сахалинской области. На международном уровне все виды семейства Орхидные внесены в Приложение II Конвенции СИТЕС.

Основные угрозы:

1. Незаконный сбор корневищ. Главная угроза для российской популяции. На востоке Азии корневище гастродии — ценное лекарственное сырьё. Цена качественного корневища на чёрном рынке достигает 100–300 долларов за килограмм. Браконьерство в приграничных районах Приморья — серьёзная проблема: добытое сырьё контрабандой вывозится в Китай.
2. Вырубка широколиственных лесов юга Дальнего Востока. Гастродия требует наличия в почве грибов-опят, питающихся гниющей древесиной. После сплошной вырубки запас гниющей древесины в почве истощается, и гриб-симбионт исчезает, увлекая за собой и гастродию.
3. Лесные пожары в Приморье и Хабаровском крае. Сильные пожары разрушают подстилку и почвенный слой, в котором живёт гастродия и её гриб-симбионт.
4. Изменение водного режима лесов в результате осушения болот и пойм. Гастродия требует постоянной влажности почвы — пересыхание убивает гриб-симбионт.
5. Дробление лесных массивов при хозяйственном освоении территории. Изолированные «островки» леса не обеспечивают устойчивого существования сложной экосистемы «дерево → опёнок → гастродия».

Меры охраны включают занесение в национальный и региональные охранные списки, охрану основных популяций в составе Уссурийского, Лазовского заповедников, заповедника «Кедровая Падь» и в национальных парках «Земля леопарда», «Бикин», «Анюйский». Усиление контроля за незаконным сбором и контрабандой растительного сырья в приграничных районах. В Японии, Корее и Китае гастродия культивируется в специальных условиях — это позволяет получать лекарственное сырьё без ущерба для природных популяций; в России такая культура пока не налажена.

Сохранение гастродии высокой — это сохранение уникальной экосистемы старовозрастных лесов российского Дальнего Востока и одного из самых необычных растений нашей страны.