Тайният живот на растенията: те чуват, общуват и викат

Всички сме твърде шовинисти. Смятайки себе си за върха на еволюцията, ние разпределяме всичко живо в йерархия според степента на близост до себе си. Растенията са толкова за разлика от нас, че изглеждат като същества, сякаш не съвсем живи. Библейският Ной не бил инструктиран да ги спасява на борда на ковчега. Съвременните вегани не смятат за срамно да отнемат живота си, а борците за експлоатация на животни не се интересуват от „растителни права“. Всъщност те нямат нервна система, очи и уши, не могат да удрят или да избягат. Всичко това прави растенията различни, но не по-ниски. Те не водят пасивното съществуване на „зеленчук“, но усещат света около тях и реагират на случващото се наоколо. По думите на професор Джак Шулц, „растенията са просто много бавни животни“.

Те чуват

Тайният живот на растенията излезе в широка публика благодарение на книга на Питър Томпкинс, публикувана в началото на 70-те години, в пика на популярността на движението New Age. За съжаление, тя не беше свободна от много погрешни схващания, характерни за онова време и породи много митове, най-известният от които беше „любовта“ на растенията към класическата музика и презрението към съвременната музика. „Тиквите, принудени да слушат рок, се отклониха от високоговорителите и дори се опитаха да се изкачат на хлъзгавата стъклена стена на камерата“, описва Топкинс експерименти, извършени от Дороти Реталак.

Трябва да кажа, че г-жа Реталак не беше учен, а певица (мецосопран). Нейните експерименти, възпроизведени от професионални ботаници, не показаха особена реакция на растенията към музика от всякакъв стил. Но това не означава, че те изобщо не чуват нищо. Експериментите демонстрират отново и отново, че растенията могат да възприемат и реагират на акустични вълни - например, корените на младата царевица растат в посока на източник на вибрации с честота 200-300 Hz (приблизително от солта на малка октава до първата). Защо все още е неизвестно.

Като цяло е трудно да се каже защо растенията се нуждаят от „слух“, въпреки че в много случаи способността да реагират на звуци може да бъде много полезна. Хайди Апел и Рекс Коккрофт показаха, че пълзящият вид Тал перфектно "чува" вибрациите, създадени от листните въшки, поглъщащи листата му. Този ненатрапчив роднина на зелето лесно различава такива звуци от обикновените шумове като вятъра, песен на скакалец или вибрациите, причинени от безобидна муха, която е кацнала върху листо.

10 технологии, вдъхновени от природата

Хелън Щайнер с подкрепата на Microsoft работи върху арт проект Florence - система за "комуникация" със стайни растения. Според плана сигналите могат да се предават на растението с помощта на светлина и цвят, а отговорът може да бъде разпознат по състава на освободените летливи вещества и общото състояние на растението. Компютърен алгоритъм "превежда" тези сигнали в думи от обикновената човешка реч.

Те крещят

Основата на тази чувствителност е работата на механорецепторите, които се намират в клетките на всички части на растенията. За разлика от ушите, те не са локализирани, а се разпределят по цялото тяло, като нашите тактилни рецептори - следователно, те не биха могли веднага да разберат ролята си. Забелязвайки атаката, карапусът активно реагира на него, променя активността на много гени, подготвя се за заздравяването на щетите и освобождава глюкозинолати, естествени инсектициди. Може би естеството на вибрациите на растенията дори прави разлика между насекомите: различни видове листни въшки или гъсеници предизвикват напълно различен отговор от генома. Други растения произвеждат сладък нектар при нападение, който привлича хищни насекоми като оси - най-лошите врагове на листните въшки. И всички те трябва да предупреждават своите съседи: още през 1983 г. Джак Шулц и Иън Болдуин показаха, че здравите кленови листа реагират на наличието на повредени листа, включително защитни механизми. Техните комуникации се осъществяват на „химичния език“ на летливите вещества.

Те общуват

Тази любезност не се ограничава само до роднини и дори далечни видове са в състояние да „разберат“ сигналите за опасност един друг: отблъскването на неканени гости е по-лесно заедно. Кажете, експериментално е показано, че тютюнът развива защитна реакция в случай на увреждане на пелин, който расте наблизо. Изглежда растенията крещят от болка, предупреждавайки съседите си и за да чуят този писък, човек просто трябва да „подуши“. Все пак дали това може да се счита за умишлена комуникация, все още не е ясно. Може би по този начин растението само по себе си предава летлив сигнал от една от частите си в друга, а съседите четат само химичното му „ехо“. Реалната комуникация им осигурява ... "гъбен интернет".

Кореновите системи на висшите растения образуват близки симбиотични асоциации с мицел от почвени гъбички. Те постоянно обменят органични и минерални соли. Но потокът от вещества очевидно не е единственият, който се движи по тази мрежа. Растенията, чиято микориза е изолирана от съседите си, се развиват по-бавно и понасят по-лоши изпитания. Това предполага, че микоризата служи и за предаване на химически сигнали - чрез медиация и евентуално дори „цензура“ от гъби-симбионти. Тази система се сравнява със социална мрежа и често се нарича просто Wood Wide Web - „All-Web“.

Швейцарски стартъп Vivent предлага на любителите на растенията да закупят готовото устройство PhytlSigns. Четенето на слаби електрически сигнали от стъбло или листа, превръща го във вид музика, която, както уверяват производителите, дава възможност да се оцени състоянието и дори „настроението“ на растението.

Те се движат

Всички тези „чувства“ и „комуникации“ помагат на растенията да намерят вода, хранителни вещества и светлина, да се защитават от паразити и тревопасни животни и да се нападат. Те ви позволяват да възстановите метаболизма, да растете и да преориентирате позицията на листата - да се движите. Поведението на венозната мухоловка може да изглежда невероятно: това растение не само яде животни, но и попада на тях. Но насекомоядният хищник не е изключение сред другите флори. Просто ускорявайки видеозаписа на седмица от живота на слънчоглед, ще видим как той се обръща зад слънцето и как „заспива“ през нощта, покривайки листа и цветя. При ускорена стрелба растящият връх на корена изглежда точно като червей или гъсеница, пълзящи към мишена.

Растенията нямат мускули, а движението се осигурява от растежа на клетките и тургор налягане, "плътността" на тяхното запълване с вода. Клетките действат като сложна координирана хидравлична система. Много преди видеозаписите и техниката на забавяне на времето, Дарвин забеляза това, който изучава бавните, но очевидни реакции на нарастващия корен на околната среда. Книгата му „Движение на растенията“ завършва с известното: „Едва ли е преувеличение да се каже, че върхът на корена, надарен със способността да насочва движенията на съседни части, действа като мозъка на едно от долните животни ... възприемайки впечатления от сетивата и насочвайки към различни движения.“

Някои учени приеха думите на Дарвин като поредното богомолство. Биологът от Университета във Флоренция Стефано Манкузо обърна внимание на специална група клетки на растящите върхове на стъблото и корените, която е разположена на границата между разделителните клетки на апикалната меристема и продължаващите, но не делящи се клетки на разширената зона. В края на 90-те години Манкузо открива, че активността на тази „преходна зона“ насочва увеличаването на клетките на разширената зона и по този начин движението на целия корен. Това се случва поради преразпределението на ауксините, които служат като основни хормони на растежа на растенията.

Мислят ли

Както в много други тъкани, в самите клетки на преходната зона учените забелязват много познати промени в поляризацията на мембраната. Зарядите вътре и извън тях се колебаят, като потенциали върху мембраните на невроните. Разбира се, такава мъничка група никога не може да постигне работата на истински мозък: във всяка преходна зона не повече от няколкостотин клетки. Но дори и в малко тревисто растение, кореновата система може да включва милиони такива съвети за развитие. Накратко, те дават вече доста впечатляващ брой „неврони“. Структурата на тази мислеща мрежа наподобява децентрализирана, разпределена интернет мрежа и сложността й е доста сравнима с реалния мозък на бозайник.

Трудно е да се каже колко е способен да мисли този „мозък“, но израелският ботаник Алекс Каселник и неговите колеги откриха, че в много случаи растенията наистина се държат почти като нас. Учените поставят обикновения градински посев в условия, при които той може да расте корени в саксия със стабилно съдържание на хранителни вещества или в съседен, където той постоянно се променя. Оказа се, че ако в първата саксия има достатъчно храна, грахът ще я предпочита, но ако е твърде малко, той ще започне да „рискува“ и повече корени ще нараснат във втория съд. Не всички експерти бяха готови да приемат идеята за възможността за мислене в растенията. Очевидно най-много шокира самия Стефано Манкузо: днес ученият е основател и ръководител на уникалната Международна лаборатория по невробиология на растенията и призовава за разработването на „растителни“ роботи. Това обжалване има своя логика. Всъщност, ако задачата на такъв робот не е да работи на космическа станция, а да изучава водния режим или да наблюдава околната среда, струва ли си да се съсредоточи върху растенията, които са толкова чудесно пригодени за това? И когато дойде време да направим тераформинг на Марс, кой по-добре от растенията ще „каже“ как да възстановим живота в пустинята? .. Остава да разберем какво мислят самите растения за космическото проучване.


координация

Растенията имат прекрасно усещане за положение на собственото си "тяло" в пространството. Поставеното от страната му растение ще се ориентира и ще продължи растежа в нова посока, като отлично отличава къде са горната и долната част. Намирайки се на въртяща се платформа, тя ще расте в посока на центробежната сила. И двете са свързани с работата на статоцити, клетки, които съдържат тежки сфетолитни сфери, които се установяват под гравитацията. Тяхното положение и позволява на растението наистина да "усеща" вертикалата.

Статията „Тайният живот на растенията“ е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 4, април 2017 г.). Харесва ли ви статията?

Най-интересните новини от света на науката: свежи открития, снимки и невероятни факти във вашата поща. добре Съгласен съм с правилата на сайта Благодаря. Изпратихме потвърждение на вашия имейл.

Препоръчано

Просто щракнете върху бутон: история на прости неща
2019
Чукнете, бутилирайте, филтрирайте: каква вода си струва да се пие
2019
Синдром на паник атака: какво представлява и как да се справим с него
2019