Помоги проекту - поделись книгой:
Почему же люди до сих пор воспринимают растения только в качестве сырьевого материала, источника пищи или декорации?
Эвглена и парамеций: достойные соперники?
Кроме культурной традиции, о которой мы говорили в первой главе, на наше восприятие растительного мира влияют еще два других фактора: эволюция и время.
Давайте начнем с рассмотрения эволюционного фактора и проанализируем ситуацию, выяснив, какой смысл мы вкладываем в понятие «эволюция». Эволюцией называют медленные непрерывные процессы адаптации организмов к внешним условиям, в результате которых они приобретают характеристики, максимально способствующие выживанию. В этом процессе каждый вид приобретает или теряет какие-то признаки и способности в соответствии с характеристиками среды обитания. Конечно же, все это происходит за очень протяженные отрезки времени, но в результате между исходным видом и его ныне существующим потомком накапливаются макроскопические различия. Эволюция играет ведущую роль в дифференцировке растений и животных, и сегодня отчасти именно это мешает нам достаточно глубоко проникнуть в суть мира растений.
Чтобы понять, о чем идет речь, давайте сделаем шаг назад.
Известно, что первые одноклеточные организмы, появившиеся на нашей планете, были водорослями – т. е. живыми организмами растительного типа. Благодаря фотосинтезу они наполнили атмосферу кислородом, что способствовало распространению жизни на Земле, в том числе появлению эукариотических клеток (животных).
Тогда, как и сейчас, растительные и животные клетки различались не так сильно, как думают многие. Вообще говоря, растительные клетки устроены сложнее животных, поскольку имеют дополнительные органеллы – хлоропласты, в которых происходит фотосинтез, – а также окружены клеточной стенкой, которая делает их намного более прочными, чем клетки животных. Но за исключением этих двух различий растительные и животные клетки очень похожи друг на друга.
Так почему же при сравнении одноклеточных «растений» и одноклеточных «животных» мы всегда воспринимаем последние как более сложные, более продвинутые в эволюционном плане – т. е. обладающие очевидным превосходством?
Давайте сравним два одноклеточных существа – животное парамеций и растение эвглену. Называя парамеций животным, мы делаем некоторое допущение, поскольку наряду с другими простейшими (протозоями) теперь он относится к другой классификационной группе – к протистам[4]. Однако всего несколько лет назад парамеций рассматривали в качестве животного. Как следует из названия, протозои – это первичные животные (греческое слово
Парамеций (инфузория туфелька) – малюсенькое одноклеточное существо, покрытое ресничками, которые действуют как весла, позволяя животному перемещаться в воде. Если вы взглянете на парамеций через микроскоп, вас восхитят его эволюционные приспособления и те движения, которые позволяют ему быть столь элегантным. Это истинный чемпион среди живых существ: это всего одна клетка, но она обладает удивительным спектром возможностей. Описывая другое маленькое амебоподобное существо в книге «Поведение низших организмов»
Рис. 2–1. Сравнение структуры парамеция и эвглены.
Оба организма чрезвычайно малы, но у второго есть примитивный глаз (фоторецептор), с помощью которого он воспринимает свет
Но существует и другое чудо природы, микроскопическая одноклеточная водоросль – эвглена зеленая. Это существо тоже может быть отнесено к протестам, но, безо всяких сомнений, оно имеет растительную природу.
Изучение таких простых организмов и обнаружение их невероятных возможностей может помочь нам осознать причину нашего пренебрежительного отношения к миру растений. Что общего между этими двумя одноклеточными организмами и чем они различаются? Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нет у растений?
Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нету растений?
Чтобы прийти к общим выводам, давайте начнем с инфузории. Этот малюсенький организм обладает удивительными возможностями: например, он умеет находить пищу и двигаться в ее сторону.
Понятно, что для жизни эвглене тоже нужна энергия. Обычно она обеспечивает себя энергией за счет фотосинтеза, как все растения, но если света недостаточно, она не погибает, а превращается в хищника и начинает вести себя подобно животному. Она тоже может обнаруживать пищу и двигаться в ее направлении. Да, это растение, но оно способно двигаться! Эта микроскопическая водоросль перемещается с помощью тонкого жгутика.
Конечно же, и парамеций, и эвглена могут воспроизводить самих себя. Если вы следите за их движениями в воде, вы не заметите между ними серьезных различий. Через тело парамеция проходят передающие информацию электрические сигналы. По этой причине его даже называли «плавучим нейроном». Однако через клетку эвглены тоже проходят аналогичные электрические импульсы, так что и в этом отношении эти существа похожи друг на друга.
Выходит, их способности эквивалентны, и соревнование между растениями и животными заканчивается вничью? Вовсе нет, только результат соревнования – не такой, как все ожидали. Побеждает в соревновании не парамеций, а эвглена, которая обладает свойством, отсутствующим у ее противника: она умеет осуществлять фотосинтез. Для выполнения этой функции она использует зачаточную форму световосприятия, что позволяет ей улавливать свет и находить для этого оптимальное положение.
Но если эвглена может делать все то же самое, что делает парамеций, плюс получать энергию путем переработки солнечного света, почему никто и никогда не называл ее «плавучим нейроном» или не придумал для нее какого-то другого определения, передающего ее удивительные способности? Трудно сказать. По-видимому, не существует никакого рационального объяснения для общего нежелания воспринимать очевидные научные факты, подтверждающие более широкий спектр возможностей клеток растений по сравнению с клетками животных.
Пятьсот миллионов лет назад
Чтобы обсудить эволюционный фактор, упомянутый в начале главы, нам нужно вернуться на 500 млн лет назад, к тому моменту, когда началось расхождение ветвей животных и растений. Древнейшие организмы стали развиваться по двум расходящимся путям, суть которых кратко можно обозначить так: растения избрали стационарный способ существования, а животные – подвижный. Заметим, между прочим, что в свое время выбор людьми оседлого образа жизни привел к возникновению первых великих цивилизаций.
Таким образом, растениям понадобилось добывать все необходимое для жизни из почвы, воздуха и солнечного света, а животные стали питаться другими животными или растениями и для этого разработали многочисленные типы движения (бег, полет, плавание и др.). На этом основании растения относят к автотрофам (от греч.
Последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.
Из поколения в поколение этот изначальный выбор приводил к появлению других фундаментальных различий между растениями и животными, так что теперь их можно рассматривать как инь и ян, белое и черное, в мире экосистем. Растения неподвижны, животные перемещаются, растения пассивны, животные агрессивны, растения медленны, животные быстры. Мы можем найти десятки таких противопоставлений, но все они говорят об одном и том же: последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.
Исходный выбор стационарного или подвижного образа жизни со временем привел к невероятному различию строения и способа существования организмов: животные защищаются, кормятся, а также воспроизводятся за счет перемещения, а растения не двигаются с места и поэтому нашли совершенно оригинальные (для нас как для представителей мира животных) решения.
Растение – это колония
Неподвижность и, следовательно, высокая вероятность быть съеденными растительноядными животными способствовали выработке растениями своеобразного «пассивного сопротивления» по отношению к внешней опасности. Организм растения имеет модульную структуру, в результате чего каждая часть растения нужна, но ни одна не является абсолютно незаменимой. Это обеспечивает растениям чрезвычайно важное преимущество по сравнению с животными, особенно с учетом огромного числа населяющих планету растительноядных существ и их неукротимого аппетита. Первое преимущество модульной организации заключается в том, что быть съеденным не означает быть убитым! Какое животное может похвастаться такой способностью?
Как мы увидим далее, физиология растений строится на других принципах, нежели физиология животных. В то время как животные концентрируют свои самые важные жизненные функции в нескольких специализированных органах, таких как головной мозг, легкие, желудок ит.д., растениям приходится считаться с тем, что они могут стать легкой добычей, и поэтому у них нет отдельных жизненно важных центров. Если вы храните деньги не в одном единственном месте, а в разных, это снижает вероятность потерять все в случае кражи, а инвестиции в разные предприятия снижают риск одномоментного финансового краха. Короче говоря, весьма разумная идея!
Функционирование растений не связано с работой органов: они дышат без помощи легких, питаются, не имея рта или желудка, держатся прямо, не опираясь на скелет, и, как мы вскоре увидим, принимают решения без помощи мозга.
Именно эта физиологическая особенность позволяет удалять значительную часть растения, не подвергая риску его жизнь: некоторые растения могут быть съедены на 90 или 95 %, но затем вновь нормально развиваются из маленького сохранившегося фрагмента. На лугу, где паслось целое стадо, через несколько дней вновь поднимется трава. Не нужно быть травоядным животным, чтобы это заметить: если вы когда-либо пытались извести плющ или сорную траву или просто ухаживали за газоном, вы понимаете, о чем идет речь. Таким образом, растения, ведущие стационарный (или, точнее, «сидячий») образ жизни, в качестве эволюционной стратегии избрали модульное строение, позволяющее лучше переносить нападения животных. В свою очередь, животные, которые защищаются путем бегства, не имеют способности к регенерации, разве что в некоторых отдельных случаях. Да, ящерица может отрастить новый хвост, но не может вернуть откушенную лапу или голову. Напротив, растение, потерявшее часть своего тела, не только выживает, но зачастую оказывается в выигрыше (например, при обрезке ветвей). Такой эффект непосредственно связан со строением растений, чрезвычайно сильно отличающимся от нашего строения. Растение состоит из повторяющихся модулей: ветви, стебли, листья и корни представляют комбинации очень простых единиц, соединяющихся между собой независимым образом, в какой-то степени, как блоки Лего.
Наверное, этого не скажешь, глядя на герань в горшке: растение выглядит как цельный организм. Однако если вы отломите кусочек и посадите его в землю (получите черенок, если говорить на языке садовников), этот кусочек герани пустит новые корни и превратится в новое растение. А вот из человеческой руки или слоновьей ноги никогда не вырастет новый организм, да и отделенная часть не сможет жить вне остального тела.
Совершенно неслучайно мы постоянно называем себя
Хотя растения имеют очень древнее происхождение, в этом аспекте они тоже чрезвычайно современны. Одна из важнейших концепций в основе многих технологий, возникших благодаря изобретению интернета и связанных с взаимодействием отдельных групп (таких как социальные сети), заключается в использовании так называемых неожиданных (или «эмерджентных», от англ,
Проблема времени
Давайте вернемся к обсуждению причин, которые мешают нам признать, что растения, как и мы, являются социальными существами со сложной организацией и эволюцией. Еще одна причина нашего неприятия сложной реальности связана с проблемой времени.
Все знают, что продолжительность жизни живых организмов разных видов варьирует в широких пределах: человек живет около 80 лет, пчела меньше двух месяцев, а гигантская черепаха более 100 лет. Кроме того, животные имеют различный жизненный ритм: одни впадают в зимнюю спячку, другие перемещаются и воспроизводятся гораздо быстрее нас, третьи – намного медленнее. Казалось бы, совсем не сложно осознать существование различных шкал времени, отличающихся от нашей собственной. Но, очевидно, это не так. События, происходящие столь медленно, что наш глаз не в состоянии за ними уследить, формируют непостижимую для нас временную шкалу. Хотя в абсолютном значении такие прилагательные, как «медленный» и «быстрый», бессмысленны, мы все же считаем, что сами живем «быстро», а растения «медленно», очень медленно.
Разница в скорости между нами столь велика, что мы не в состоянии ее осознать. Это некая оптическая иллюзия,
Подобные изображения поражают нас, демонстрируют существование у растений двигательной активности, но не меняют нашего стойкого, отчасти инстинктивного убеждения в том, что эти создания ближе к неорганической природе, чем к миру животных. Наши органы чувств не могут воспринять движения растений, и поэтому мы относимся к ним как к неодушевленным объектам. Хотя мы прекрасно знаем, что они растут и, следовательно, движутся, для нас они остаются неподвижными, поскольку их движения неуловимы для нашего зрения и, соответственно, для нашего понимания.
Но что кроется за этим отрицанием доказанных явлений? Мы живем в высокоразвитом технологическом обществе, в котором существует множество вещей, неподвластных нашему прямому (чувственному) восприятию, но в которых мы нисколько не сомневаемся. Мало кто знает, как работает телевидение, телефон или компьютер, но нам и в голову не приходит преуменьшать их технические характеристики на том основании, что у нас нет возможности непосредственного чувственного восприятия их действия. Наши знания о строении Вселенной и составе материи опосредованы чрезвычайно сложными инструментами, но кому вздумается отрицать сложную атомную структуру вещества, хотя она гораздо сложнее для нашего восприятия, чем структура растений? Конечно, здесь огромную роль играет воспитание.
Но почему наше отношение к растениям никак не меняется? Вполне возможно, существует некий «психологический блок», препятствующий каким-либо культурным изменениям, которые со временем могли бы повлиять на наше инстинктивное поведение в отношении растений. Сейчас мы поясним эту мысль.
Наше отношение к растениям основано на абсолютной изначальной зависимости и в этом смысле в определенной степени напоминает отношение ребенка к своим родителям. Когда мы взрослеем, особенно в подростковом периоде, мы проходим через этап полного отрицания нашей зависимости от родителей, что позволяет нам достичь психологической свободы и подготовиться к реальной автономии, наступающей через много лет. Вполне возможно, что аналогичный психологический механизм определяет наше отношение к растениям. Никто не любит зависеть от других. Зависимость означает слабость и уязвимость, а это никому не нравится.
Мы восстаем против того, от чего зависим, поскольку эта зависимость мешает нашей полной свободе. Короче говоря, мы в такой степени зависимы от растений, что готовы на все, только бы не думать о них. Возможно, нам хочется забыть, что наше выживание зависит от мира растений, поскольку это преуменьшает нашу мощь в качестве властителей Вселенной. Конечно, отчасти этот аргумент провокационный, однако в какой-то степени он полезен, поскольку позволяет прояснить соотношение сил в противостоянии между нами и миром растений.
Жизнь без растений невозможна
Если завтра растения исчезнут с лица Земли, жизнь людей будет продолжаться не более нескольких недель или месяцев. Очень скоро все высшие формы жизни исчезнут. Напротив, если исчезнем мы, за несколько лет растения захватят все отнятые у них территории, и меньше чем через 100 лет все следы нашей долгой цивилизации скроются под покровом зелени. Возможно, эта идея поможет нам сравнить биологическую значимость человека и растительного мира.
А можно использовать иную метафору: в понимании биологии мы с вами все еще находимся в рамках системы Аристотеля и Птолемея. До Коперника люди считали, что Земля расположена в центре Вселенной, и что все небесные тела вращаются вокруг нее. Это полностью антропоцентрическая точка зрения, которую попытался изменить Галилей, но которая исчезла из нашего сознания лишь через несколько столетий. Так вот, наши современные мысли о биологии можно сравнить с нашими представлениями об устройстве Вселенной до Коперника. Доминирующая идея заключается в том, что человек – важнейшее живое существо, вокруг которого и вертится мир: мы поставили себя выше других и являемся единоличными хозяевами планеты. Заманчивая и приятная идея, вот только ложная!
В реальности наше положение вовсе не такое «звездное». На долю растительных организмов приходится 99,5 % всей биомассы на планете. Иными словами, если вся живая материя на Земле составляет 100 %, по различным оценкам, от 99,5 до 99,9 % этой материи приходится на долю растений. И, следовательно, среди всех живых существ животные (включая человека) составляют ничтожную долю (от 0,1 до 0,5 %).
Несмотря на активное уничтожение лесов человеком, растения, без всякого сомнения, являются королями среди всех живых существ на планете. И нужно восхвалять за это небеса! Только благодаря такому положению дел жизнь на Земле все еще возможна.
Как мы знаем, растения располагаются в основании пищевой цепи: все, что мы едим (включая мясо и рыбу) – либо растения, либо то, что питается растениями. Может показаться, что человек способен использовать в пищу любые растения, однако это не так. Мы получаем большую часть калорий из шести видов растений: сахарного тростника, кукурузы, риса, пшеницы, картофеля и сои. Эти и некоторые другие растения составляют основу пищевого рациона большинства людей на планете. Это так называемые пищевые растения, весьма специфическая группа живых организмов.
Культивирование растений отчасти напоминает выращивание животных. Вы никогда не задумывались, почему в качестве мяса человек употребляет в основном говядину, свинину и курятину? Почему ни в одной человеческой культуре основой рациона не служит мясо льва, антилопы, волка, медведя или змеи? Эти животные вполне съедобны, не хуже коровы или курицы. Ответ, очевидно, заключается в том, что мы едим мясо одомашненных животных, которых легче выращивать. Мясо медведя имеет прекрасный вкус, но выращивать медведей трудно. Аналогичным образом далеко не все растения поддаются интенсивному разведению.
Съедобных растений много, но большинство из них не удается культивировать в промышленном масштабе из-за их особенностей. Они остались дикими, как тигры и медведи. Вот собаки эволюционировали из волков и образовали новый вид животного, поскольку обнаружили, что жить в симбиозе с людьми легче и удобнее, чем самостоятельно бороться за выживание. В ходе эволюции возникло замечательное и взаимовыгодное сотрудничество: люди кормят собак и заботятся о них, а собаки защищают людей и дарят им свою привязанность. Некоторые растения избрали такую же эволюционную стратегию: они кормят человека, получая взамен защиту от насекомых, удобрения и, главное, возможность широчайшего распространения.
Питание – лишь самый очевидный аспект нашей зависимости от растений. Далее, естественно, мы вспоминаем о кислородном дыхании. Все знают, что мы дышим кислородом, который производят растения, и что наше выживание зависит от наличия кислорода в воздухе. Но не все знают, что значительная часть используемой нами энергии тоже имеет растительное происхождение и что нам следует благодарить растения за энергию, которой мы пользуемся уже на протяжении тысячелетий.
Задумайтесь об этом: гигантское количество доступных нам сегодня источников энергии когда-то было запасено в виде растительной биомассы посредством трансформации солнечной энергии в химическую. Этот чудесный процесс, который мы называем фотосинтезом, заключается в превращении углекислого газа из воздуха под действием солнечного света в сахара – молекулы с высоким энергетическим содержанием (как знают те, кто перешел на низкокалорийную диету и в связи с этим был вынужден от них отказаться). Это первая, важнейшая, стадия многостадийного процесса образования потребляемой нами энергии (в виде древесины, каменного угля, нефти или других видов горючего).
На стыке двух предыдущих столетий русский ботаник Климент Тимирязев (1843–1920) писал: «Растения – это связующее звено между землей и солнцем», и действительно, почти все источники потребляемой человеком энергии имеют растительную природу.
В практическом аспекте ископаемое топливо (каменный уголь, углеводороды, нефть, газ и др.) – не что иное, как накопленные под землей запасы солнечной энергии, сконцентрированные в биосфере растениями при помощи фотосинтеза в различные геологические эпохи. Это вовсе не «минеральные вещества», как считают многие, а истинные органические отложения.
Таким образом, кроме пищи и кислорода, растения снабжают нас и другим необходимым для жизни ресурсом – энергией. Этого вполне достаточно, чтобы заставить нас поклоняться всему зеленому. Но мы еще не упомянули о медицине. Почти все используемые нами фармацевтические средства получены из молекул, синтезируемых растениями или человеком на основе механизмов синтеза в растениях.
Во всем мире, на Востоке и на Западе, в развитых и в развивающихся странах, растения являются основным и незаменимым компонентом лекарственных средств. Их польза для человека связана не только с содержащимися в них многочисленными химическими молекулами, но и с их прямым действием, поскольку растительная окружающая среда положительно влияет на наше психофизиологическое состояние.
Положительная роль растений в обогащении атмосферы кислородом, поглощении углекислого газа и загрязняющих веществ, а также в улучшении климата известна уже очень давно. Но сравнительно недавно было установлено, что растения могут влиять на наше состояние и другими путями, и эти открытия удивительны: растения способны снижать уровень стресса, повышать концентрацию внимания и ускорять выздоровление.
В недавних исследованиях было проанализировано положительное влияние растений на младенцев и детей разного возраста. И результаты этих исследований просто ошеломляют.
Измерение физиологических параметров показывает, что даже наблюдение за растениями способствует успокоению и расслаблению. Пациенты в больницах, где окна выходят на зеленые насаждения, в меньшей степени нуждаются в обезболивающих средствах и быстрее выздоравливают, чем там, где из окон видны только соседние здания или пустыри. Именно по этой причине (из экономических соображений) во многих новых больницах на севере Европы предусмотрены засаженные растениями пространства (иногда целые этажи), где больные могут отдыхать. Детский госпиталь Бостона и Институт реабилитации и ортопедии при университете Мэриленда – лишь два примера среди множества американских больниц, где для пациентов и посетителей предусмотрены парки для отдыха.
В недавних исследованиях было проанализировано положительное влияние растений на младенцев и детей разного возраста. И результаты этих исследований просто ошеломляют.
Например, исследователи из университета Иллинойса в Шампейн-Урбане следили за результатами тестов, которые студенты выполняли в своих комнатах. Результаты тестов, требовавших определенной концентрации внимания, совершенно однозначно были лучше у тех студентов, которые жили в комнатах с окнами, выходящими на зеленые зоны, чем у тех, чьи окна выходили на соседние здания.
Еще более явственно, чем у студентов, усиление концентрации внимания в присутствии растений наблюдается у учащихся начальных школ, как показали исследования, проведенные во Флоренции. Более того, на улицах, обсаженных деревьями, меньше аварий, а в населенных пунктах с большим количеством зелени меньше самоубийств и насилия. Короче говоря, растения положительно влияют на настроение, концентрацию внимания, обучаемость и общее состояние человека. Присутствие растений кажется необходимым даже в длительных космических полетах – не только в качестве источника пищи, но и для релаксации.
Причины такого положительного психологического влияния растений на человека пока неясны, но, возможно, исходят из далекого прошлого и связаны с нашей подсознательной уверенностью в том, что без них жизнь нашего вида невозможна. Спокойствие, которое они дарят нам одним своим присутствием, может быть отражением древнейшего ощущения, что все, в чем мы нуждаемся, и сама вероятность нашего выживания зависят от зеленого мира растений. Сегодня, как и всегда.
Глава 3
Чувствительность растений
Очевидно, что у растений нет ушей, носа или глаз. Как же поверить в то, что они воспринимают свет, запах, звук и даже вкус и прикосновение? Казалось бы, все говорит об обратном: наша культура, наши органы чувств и наши наблюдения.
Мы привыкли думать, что растения «пассивны». Иными словами, они не движутся, осуществляют фотосинтез, часто выпускают новые побеги, иногда цветут или теряют листья, и это все.
В нашем языке слово
Как мы обсудили в первой главе, идея о том, что растительный мир состоит из лишенных чувственного восприятия существ, пришла к нам от древних греков. Эта идея без изменений пережила эпоху Возрождения, как следует из знаменитой «пирамиды живых существ», в соответствии с которой растения существуют, но не чувствуют и не думают, а также эпоху Просвещения и научную революцию, когда, казалось бы, эта модель должна была показаться абсурдной.
Однако представьте себе, что означает «быть обездвиженным», или, точнее, выбрать неподвижность как полезную эволюционную стратегию – именно это, как мы видели, и сделали растения. Не будет ли в таком случае еще более важным иметь зрение, слух, обоняние и вообще иметь возможность чувственного восприятия внешнего мира? Чувства – необходимый инструмент для жизни, размножения, роста и защиты, вот почему растения ни в коем случае не могли бы без них обойтись!
Как мы увидим далее, растения обладают всеми пятью чувствами, как и мы. Но это не все: у них есть еще 15 других чувств. Конечно же, они имеют растительную, а не человеческую природу, но от этого они не становятся менее реальными.
Зрение
Видят ли нас растения? И если да, каким образом? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно определить, что мы подразумеваем под словом «видеть». Очевидно, что у растений нет глаз, но означает ли это, что они не могут видеть?
Давайте пролистаем словари, исключим определения зрения, связанные с наличием глаз, и посмотрим, что у нас останется. Зрение определяется как «способность видеть, воспринимать зрительные стимулы с помощью адаптированных для этой функции органов», как «чувство, позволяющее воспринимать зрительные стимулы», или как «зрительная способность или ощущение, восприятие света и освещенных предметов»[5].
Движемся далее. У растений нет глаз и, следовательно, нет зрения в классическом смысле слова. Но если мы говорим об «ощущении света» или «восприятии зрительных стимулов», вырисовывается совсем иная картина. В соответствии с этими определениями растения не просто обладают ощущением света, оно у них чрезвычайно развито. Растения воспринимают свет, используют его и распознают его качество и количество. Эта их способность эволюционировала по той простой причине, что большую часть энергии они получают от поглощения света, за счет процесса фотосинтеза.
Стремление к свету определяет жизнь и поведение растений: обилие света для растения – как материальное благополучие для человека. Верно и обратное: жизнь в тени сравнима с бедностью. В мире растений, как и в нашем собственном мире, максимальный суточный оборот энергии позволяет наилучшим образом поддерживать собственную жизнедеятельность. Для растений это означает постоянное стремление получить свет и его использовать.
Далее мы увидим, что обилие или недостаток энергии влияют на развитие, поведение, функции и обучение растений – в точности, как у людей.
Любой, кто наблюдал за растениями на улице или в доме, обращал внимание на то, что они меняют свое положение, вытягиваясь в направлении к свету, и поворачивают листья таким образом, чтобы максимально использовать световые ресурсы (эти быстрые движения называют «фототропизмом» – от греческих слов
Явление фототропизма легко наблюдать невооруженным глазом, так что оно было прекрасно знакомо даже древним грекам. Но хотя это типичное для растений поведение известно уже на протяжении нескольких тысяч лет, его суть по-прежнему недопонимают и недооценивают. О чем же идет речь, в конце концов? Это явление – не что иное, как реальное проявление интеллекта, подразумевающее расчет риска и пользы. И эта реальность была бы очевидна давным-давно, если бы не наша извечная предубежденность.
Подумайте об этом: в процессе выхода из тени растение начинает расти быстрее, чтобы обогнать соперника по высоте и, следовательно, получить больше света. Однако этот интенсивный рост стоит растению очень больших энергетических затрат, столь значительных, что в случае неудачи такое поведение может привести к гибели. Растение инвестирует энергию и материальные ресурсы в дорогостоящее и рискованное мероприятие, как предприниматель, вкладывающий средства в новое дело. Поведение растений показывает, что оно может планировать расход ресурсов в расчете на результаты в будущем. Короче говоря, это типичное поведение разумного существа.
Рис. 3–1. Пример фототропизма – роста растения в направлении к свету
Но вернемся к ощущению света. Как же растение воспринимает свет? Химические молекулы в растительных клетках выступают в роли фоторецепторов, получающих и передающих информацию о том, откуда поступает свет, а также о его характеристиках. Растения не только различают свет и тень, но умеют определять качество света по длине волны. Различные типы фоторецепторов с экзотическими названиями – фитохромы, криптохромы и фототропины – поглощают свет со специфической длиной волны в красной, дальней красной, синей и ультрафиолетовой части спектра. Именно эти части спектра наиболее важны для растений, поскольку они регулируют многие аспекты их развития – от прорастания семян до роста и цветения.
Где же расположены световые рецепторы растений? Человеческие глаза находятся в передней части головы. Это стратегическая позиция, если судить по ходу эволюционных изменений, поскольку они располагаются высоко (чтобы лучше видеть и расширить поле зрения), близко к нашему единственному мозгу и защищены от внешних воздействий (защите головы мы уделяем особое внимание, поскольку именно здесь находится мозг и сосредоточены четыре центра чувственного восприятия). У растений, как мы знаем, все иначе. Организм растения эволюционировал таким образом, чтобы избежать сосредоточения функций в какой-то одной зоне и, следовательно, снизить риск смерти в случае поедания растительноядным животным.
Все функции растения распределены практически по всему организму, и ни одна из частей растения не является истинно незаменимой. При таком строении даже световые рецепторы растения представлены в большом количестве. В основном они сосредоточены в листьях, специализирующихся на осуществлении фотосинтеза, но имеются также и в других частях растения. Множество рецепторов содержится даже в самых молодых частях ствола, усиках, побегах и их верхушках, а также в древесине (во всех тех частях, которые мы обычно называем «зеленью» и которые плохо горят). Такое впечатление, что растение целиком покрыто крохотными глазками. Корни тоже невероятно чувствительны к свету, но, в отличие от листьев, они его совсем не любят. Листья тянутся и поворачиваются к свету, демонстрируя «положительный фототропизм», а корни ведут себя противоположным образом, как будто страдают «фотофобией», удаляясь от любого источника сета и демонстрируя «отрицательный фототропизм».
Все функции растения распределены практически по всему организму, и ни одна из его частей не является истинно незаменимой.
Здесь следует упомянуть о том, что отсутствие понимания растительного мира может приводить к неправильной интерпретации экспериментальных результатов. Практически всем известно, что корни растут в земле и, следовательно, в темноте. Так? Но в современных лабораториях, где проводятся эксперименты на растениях, кажется, об этом ничего не знают. Специалисты в области молекулярной биологии (новой научной дисциплины, постепенно вытесняющей известные всем
Но к темноте стремятся не только корни. В строго определенное время года даже надземные части некоторых растений «закрывают глаза»: осенью многие листопадные деревья сбрасывают листья. Но ведь в листьях сконцентрировано основное множество светочувствительных рецепторов растений, где осуществляется фотосинтез. Что же происходит с растением, когда с него облетают листья? Точно то же самое, что происходит с животным, когда оно закрывает глаза: оно отдыхает.
Листопадные растения типичны для климатических зон со сравнительно холодными зимами. В тропиках и субтропиках с мягким климатом и постоянным количеством солнечного света листопадные растения не встречаются. Здесь преобладают вечнозеленые растения. Но в регионах с умеренным или континентальным климатом смена жаркого летнего и холодного зимнего сезонов влияет на поведение растений точно так же, как и на поведение животных. Мы знаем, что там, где зимы особенно холодные, некоторые животные впадают в спячку, что позволяет им пережить холод и недостаток пищи. Сон – очень эффективный способ преодолеть трудное зимнее время. Он насколько эффективен, что растения избрали ту же стратегию. При наступлении первых холодов листопадные растения начинают терять листья – самую чувствительную и подверженную замерзанию часть организма – и впадают в зимнюю спячку. В мире растений этот периодический сон, защищающий организм от неприятных климатических воздействий, называют «покоем», однако суть этого состояния в точности такая же, как зимняя спячка в мире животных. Растения замедляют свой жизненный цикл, «закрывают глаза», спят всю зиму и просыпаются весной, формируя бутоны и новые листья, которые «открывают глаза».
Обсуждая проблему зрения у растений, мы обязательно должны упомянуть Готлиба Хаберланда (1854–1945), теории которого взбудоражили научный мир в середине прошлого века. Этот великий австрийский ботаник выдвинул гипотезу, которую не смог проверить экспериментальным путем: он предположил, что клетки растительного эпидермиса функционируют как настоящие линзы, позволяя растениям различать не только освещенность, но и форму предметов. Ученый считал, что растения используют эпидермальные клетки точно так же, как мы используем роговицу и хрусталик глаза, чтобы получать реальные изображения окружающих предметов.
Обоняние
Интригующая гипотеза Хаберланда до сих пор остается непроверенной, так что мы пока не можем утверждать, что растения способны распознавать форму предметов, хотя, безусловно, чувствительны к свету и обладают своеобразным зрением. Но когда речь заходит об обонянии, мы вынуждены признать, что, как это ни странно звучит, растения обладают весьма чувствительными «носами». Конечно же, мы не говорим о таких же органах чувств, как у нас с вами. Чувствительность растений не сконцентрирована в определенной части организма, и, если мы чувствуем запах только носом, растения делают это всем существом.
Чтобы почувствовать запах, мы вдыхаем носом воздух, который проходит через обонятельный канал, выстланный рецепторами химических веществ. Эти рецепторы захватывают присутствующие в воздухе молекулы и посылают соответствующие нервные сигналы с информацией о запахе в головной мозг. Обонятельная активность растений распределена по всему организму: представьте себе, что у нас не один нос, а миллионы крошечных носов во всем теле. От корней до листьев растения состоят из миллиардов клеток, на поверхности которых часто имеются рецепторы для летучих веществ, способных запускать серию информационных сигналов во всем организме. Представьте себе эти рецепторы в виде разнообразных замочков, расположенных на поверхности клеток, а запахи – в виде разнообразных ключей. Каждый замок открывается при контакте с правильным ключом, и в результате запускается механизм распространения обонятельной информации.
Но какую роль играют запахи в жизни растений? Растения используют «запахи» (т. е. биогенные летучие органические соединения, БЛОС) для получения информации о своем окружении и для общения друг с другом и с насекомыми. И это происходит постоянно (подробнее об этом мы расскажем в разделе «Общение между растениями и животными» в главе 4). Все издаваемые растениями запахи, например, запахи розмарина, базилика или солодки, эквивалентны конкретным сообщениям – это «слова» в мире растений, их лексикон. Миллионы различных химических соединений в языке растений выступают в роли сигналов, но мы знаем об этом очень мало. Нам известно, что каждое соединение передает точную информацию, такую как предупреждение о близкой опасности, сигнал для привлечения или отталкивания животных или какое-то другое сообщение. Конечно же, мы давно знаем, что все покрытосеменные (ангиоспермы, от греческих слов
Запахи играют огромную роль в жизни растений.
Поделиться книгой: