Фолькер Арцт - Умные растения

• Название: Умные растения
• Автор: Фолькер Арцт
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Природа и животные
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-91678-094-9

Как они заманивают и обманывают, защищаются и помогают друг другу.

Обычно мы не задумываемся об этом, однако растения вынуждены ежедневно решать чисто человеческие проблемы. Им нужно хорошо питаться, чтобы расти, защищаться от агрессоров и конкурентов, чтобы выживать, искать партнера, чтобы продолжить род, и в конце концов — заботиться о потомстве. Но как же растения, не обладающие ни мозгом, ни нервами, ни мышечной силой справляются с такими сложными задачами? Новейшие открытия демонстрируют, что у растений есть и аналог нервной системы, и своя мускулатура, и даже… нечто вроде мозга! В книге немецкого физика, писателя и телеведущего Фолькера Арцта впервые, причем наглядно и увлекательно рассказывается о том, как цветы, травы, кусты и деревья «придумывают» все новые решения своих повседневных проблем.

---

Ядовитая защита собственного «дома» привычна для многих растений. Под эвкалиптами земля остается на удивление голой, да и хвойные деревья защищают свое место обитания от назойливых выскочек. Но, как это часто случается с ядами, со временем они становятся менее эффективными. Отвергнутые соседи приспосабливаются к ним и вырабатывают противоядие. Конкуренты не спят.

Надземная часть растения следит за своим «карьерным ростом» — чтобы никто не обогнал его по пути наверх. Оно защищается, если сосед стремиться поставить его в тень. Сражается за место под солнцем и даже пытается убрать всех соперников. Растения поочередно стремятся вверх, борясь за свет и пространство.

В принципе, уже известно, что при этом происходит, известно, как соперники воспринимают друг друга и каким образом влияют друг на друга. Однако ключевую роль в гонке роста играет специальный фоторецептор — присутствующий в растительной клетке пигмент фитохром. Он опознает тончайшие оттенки цвета и «понимает», какой солнечный свет попадает на растение — натуральный или тот, что просочился сквозь другие листья. Именно таким образом деревья, изо всех сил стремящиеся вытянуться вверх, узнают об опасности оказаться в тени и, переработав эту информацию, начинают расти более серьезными темпами. Как именно это происходит, какая цепочка сигналов, запущенная фитохромом, приводит к росту растения, пока еще не исследовано. Но, судя по всему, представители флоры из последних сил пытаются не уступать конкурентам.

Оказывается, подземная борьба, разгорающаяся между корнями, еще более драматична, хоть и менее заметна. Получается, что растения часто промахиваются и вредят себе лишь потому, что не желают счастья своим конкурентам. Подобное гипертрофированное соперничество встречается и в мире людей.

Корни заботятся о снабжении растительного организма водой и питательными веществами. Каждому виду необходимо особое соотношение азота, серы, фосфора и многих других минеральных веществ и микроэлементов. В общей сложности потребность в них, конечно же, увеличивается по мере того, как зеленый организм растет, образует новые листья, плоды или семена. При этом под землей корневая система должна подобающим образом вырасти и уплотниться, чтобы освоить новую территорию с новыми ресурсами. Но, как правило, это непросто. Потому что в большинстве случаев у растений есть соседи, оспаривающие «подземные сокровища». И тогда речь уже не совсем о том, сколько на самом деле нужно зеленому организму, а скорее о том, сколько он может завоевать и на что может претендовать. Иными словами, под землей растения только и делают, что ведут бои. Не уделяя особого внимания надземным органам (листьям, цветам и плодам), они занимаются расширением корневой системы. Как можно быстрее, разумеется. Сначала корни осваивают свободное пространство, затем вторгаются на «суверенную территорию» соседнего растения и наконец заполняют промежутки изящным корневым плетением. Тут нужно действовать проворней, поскольку соперники используют ту же стратегию. Оба распознают, какой корень перед ними — собственный или принадлежащий противнику, и оба пытаются отхватить у соседа как можно больше пространства, пока он их не опередил. Захватывающая шахматная партия, протекающая особенно остро, когда противники — растения одного вида с одинаковыми потребностями в питательных веществах. К примеру, конкурирующие соевые бобы образуют в среднем на восемьдесят пять процентов больше корневой массы, чем отдельно стоящие растения, однако при этом количество их плодов и семян сокращается более чем на треть. Конкурентная битва под землей стоит им потомства. Но кто откажется от нее, тот вскоре и вовсе выйдет из игры.

Могут ли растения как-нибудь объединиться, по-братски поделить почву и прекратить изматывающую корневую войну? На самом деле такие случаи бывают. Не так давно Сьюзан Дадли из Макмастерского университета (Канада) удалось сделать, на мой взгляд, сенсационное открытие. Объект ее исследования растет и цветет неподалеку от лаборатории, на песчаных берегах озера Онтарио. Это морская горчица. Понаблюдать за ее корневой конкуренцией нетрудно. Если растения выращивают отдельно в маленьких горшках, они образуют нормальные клубки корней. Если же, напротив, они попадают в общий горшок, подходящий им по размеру, корни распознают конкурентную ситуацию и растут, как и ожидалось, быстрее и гуще, чтобы опередить соседа.

Когда Сьюзан Дадли устроила противостояние брата и сестры, то есть ростков, произошедших от одного материнского растения, ситуация стала развиваться еще интересней. Поведение растений в общем горшке вдруг стало более терпимым, родственники как будто начали обходиться друг с другом великодушнее и миролюбивее: интенсивный корневой рост существенно снизился или вовсе прекратился. Родственники — таковы результаты — уступают друг другу больше пространства и питательных веществ. И это, как предполагает Сьюзан Дадли, бывает не только у морской горчицы.

Итак, на пашне, на клумбе или в цветочной кадке разворачивается безумная борьба. Там происходят подземные поединки и позиционные битвы, растения четко различают свои и чужие корни и даже узнают родственников. Семейные кланы держатся вместе. Пока еще неясно, как именно это удается корням, и здесь ученым открывается огромное поле для исследований. Нам гораздо больше известно об обитателях океанов и морей, чем о растительной жизни, протекающей у нас под ногами, хотя мы год от года кормимся зелеными организмами.

Я бы с огромным удовольствием запечатлел битву корней в своем фильме. Ускорил бы ее, чтобы острота борьбы могла воздействовать на наши эмоции. Стратегия завоевания пространства в ризосфере. Но, к сожалению, мир корней скрыт от глаз и камер. Стоит попробовать понаблюдать за соперничающими растениями из водных культур — в прозрачный резервуар, который не будет создавать преград для камеры с замедленной покадровой съемкой. Сьюзан Дадли работает над этим.

7. Размножение: секс на расстоянии

О невинных цветочках

Без размножения на Земле ничего не происходило бы. Как у животных, так и у растений. Какой смысл тогда в хорошем питании? Или в самой гениальной защите? Чем поможет борьба с конкурентами, если не вложить все силы в потомство? Пусть высокоразвитым мыслящим существам эта мысль не понравится, но в процессе эволюции успешное размножение — единственный критерий успеха. Все уловки и стратегии, как и разнообразные гениальные изобретения, в конце концов — лишь средство достижения этой цели.

Привычный для нас вид размножения предполагает партнеров мужского и женского пола. Они находят друг друга и занимаются сексом. Конечно, перед этим им предстоит перенести многое другое — различные сложности, переживания, неуверенность, волнение, эйфорию, разочарования… Тем проще само событие. Секс сводится к оплодотворению яйцеклетки: сперматозоид мужчины сливается с яйцеклеткой женщины. Оба генетических материала перемешиваются, и обогащенная таким образом яйцеклетка развивается, если все идет как надо, в новое живое существо, которое во многом отличается от своих родителей.

Слияние обеих половых клеток, конечно, предполагает их прямой контакт — что необязательно означает контакт мужской особи с женской. У рыб и прочих водных животных секс проистекает без соприкосновения. Они по очереди выпускают в воду яйцеклетки и сперматозоиды, остальное происходит само собой: сперматозоиды «включают» свой жгутик-двигатель и плывут на зов химических веществ яйцеклетки, навстречу слиянию.

Для наземных животных контакты без соприкосновения, конечно, имеют мало смысла: в воздушной среде сперматозоидам и их жгутикам придется нелегко. Сухопутные животные-партнеры должны вступить в физический контакт. Требуется внутреннее соприкосновение, копуляция. Так сперматозоиды останутся в своей первозданной стихии. Благодаря силе жгутиков во влажной среде они сами преодолеют расстояние до яйцеклетки.

У растений, конечно, о таком виде сексуальных контактов речь не идет. Ведь он предполагает подвижность и способность партнеров найти друг друга. Если растения хотят заниматься сексом, даже произрастая в разных, отдаленных друг от друга местах, они должны придумать что-то другое.

Секс у растений? Уместно ли вообще втягивать их в этот порочный круг сексуальности, совокупления и похоти? Разве они не выше всех этих темных животных инстинктов? На протяжении столетий цветки и соцветия считались символами чистоты и невинности. Непорочные невесты носили девичий венок. А когда теряли свою невинность, происходила дефлорация, что означало: нет девственности — нет цветов.

Образ бесполой невинности цветов, должно быть, лелеял в сердце и тот зритель, который, посмотрев документальный телефильм об орхидеях, упрекнул меня в девяноста шести непристойностях — он просмотрел передачу трижды и все точно сосчитал. Этот человек так и не смог примириться с мыслью, что прекрасные орхидеи способны иметь нечто общее с грязной сексуальностью. И в некотором смысле я могу понять его возмущение. Здесь соприкасаются два совершенно разных мира, которые трудно соединить. В нашем быту цветы означают благодарность, красоту, радость, симпатию. В природе у них совсем иная функция — они используются для того, чтобы как можно привлекательней представить половые органы растения. Более серьезное противоречие трудно себе вообразить.