Как растение при своей хрупкости пробивает твердую корку почвы и даже асфальт и бетон?

Ваш вопрос предполагает самой своей формулировкой, что маленький росток может сделать трещину в асфальте. А может, он и не делает трещину? Может, она уже там есть?

Сквозь совершенно монолитную плиту растение не пробьется, но в большинстве материалов есть микротрещины. Откуда же они берутся в асфальте? В результате перепада температуры воздуха асфальт то расширяется, то сжимается, и в нем образуются трещины. Зимой их расширяет превращающаяся в лед вода, постепенно раздвигая их. При помощи ветра и воды в трещины попадают семена растений. На асфальте вырастают отдельные травинки, кустики, даже небольшие даже деревца. Корни их, разрастаясь, еще больше расширяют трещины. Этот процесс происходит не только на асфальте, разумеется: вы наверняка видели растения, растущие на голых скалах, например.

Уточним, что существует два способа, которыми могут прорастать семена: надземный и подземный. При надземном семя находится на поверхности и пускает в нее свои корешки. Как же оно попало на асфальт? Например, с помощью ветра: так размножается одуванчик, тополь, клен, подорожник. На обочинах дорог всегда есть достаточно пыли, и ее хватает, чтобы там начало прорастать их семечко, ощупывая поверхность вокруг в поисках микротрещин. Во-вторых, росток мог воспользоваться уже имеющейся щелью (или каким-то строительным дефектом в дорожном покрытии, позволяющим легко его разрушить) и прорасти сквозь нее. При подземном способе размножения семя (ячмень, пшеница, дуб и пр.) погружено в почву и ищет проходы сквозь асфальт снизу. Обоими способами растение может разрушить дорожное покрытие.

Что же дает росткам и корням такую силу, что они могут пройти сквозь почву и другие препятствия? Это давление жидкости внутри клеток.

Семя, попадая в благоприятную для него среду, в которой есть достаточно влаги, начинает набухать. Растения умеют всасывать воду с огромной силой. Скажем, лист может всасывать воду из проводящей системы растения с силой в сотню атмосфер. Благодаря этому вода поднимается до вершины таких деревьев-великанов, как калифорнийские секвойи высотой более ста метров. Семена всасывают воду с не меньшей силой. Этот процесс происходит благодаря явлению на клеточном уровне, которое называется осмосом. Оно связано с концентрацией растворов жидкостей и прохождению их через мембраны клеток.

В результате в клетках проростка возникает давление, поддерживающее их в «надутом» состоянии. В ботанике это называют тургор (в переводе с латинского как раз «вздутие»). Это напряжённое состояние оболочек живых клеток, а тургорное давление — это давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку. Именно благодаря тургору завядшее растение вскоре расправляет свои листья и «оживает», если ему дать достаточно воды. Кстати, еще благодаря тургору растения могут быстро двигаться. Например, цепляться своими усиками за опору, как делает горох и другие вьющиеся растения. Это огромное давление и позволяет ростку преодолевать толщу земли, стеблем и побегами взламывая на пути все препятствия (то есть фактически раздвигая их своеобразными гидротисками на реверсе), а корешкам позволяет пробиваться сквозь высохшую землю и даже скалы.

И все же — как именно растение проходит сквозь асфальт? Вы можете сами смоделировать этот процесс. Возьмите две палки: обычную тупую и хорошо заостренную, а еще кусок пенопласта. Тупая сквозь пенопласт не пройдет, лишь оставит вмятину (молоток, которым вы пытались воспользоваться, разбивая засохшую землю, тоже не сработает). Острая же легко раздвинет пенопласт: как вы помните, он состоит из большого количества круглых гранул, сцепленных между собой (в какой-то степени такая структура похожа на асфальт). Такой принцип, кстати, называется принципом клина, и он был изобретен еще много тысяч лет назад. Именно таким способом древние строители раскалывали камни деревянными клиньями — в небольшую щель вбивается деревянный клин, затем поливается водой, и давление набухшего дерева постепенно разрывает камень. Способ не быстрый, но и растение ведь не за день и не за два пробивает асфальт!