Текст книги "Умные растения"

Автор книги: Фолькер Арцт

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 17 страниц)

Как новость переходит от растения к растению

Эксперимент Мартина, с помощью которого он собирается привести в действие систему раннего оповещения и наглядно ее нам продемонстрировать, очень прост, но пока никто не догадывается о том, что попытка снять его на камеру доведет нас до отчаяния. Пойманные насекомые должны поедать бобовое растение и, как мы уже знаем, в течение двадцати четырех часов запустить защитную систему – мобилизовать муравьев и браконид. Пока все идет по плану. Мартин хочет показать нам взаимопонимание между растениями. Он убежден, что сигнальный аромат листьев фасоли не только привлекает наездников, но и сообщает соседним растениям о надвигающейся опасности. Соседская помощь фасоли – вот чем мы займемся следующим утром.

Мы вновь стоим перед разросшейся стеной фасоли. Мартин раздобыл в хозяйственном магазине обычный пакет для запекания в духовке и, проделав отверстия для воздуха, надел его на ветку растения. Этот материал ничем не пахнет, а потому лучше всего подходит для эксперимента. Пойманные нами насекомые могут наесться до отвала в сооруженной из пакета камере, и здесь же будет собираться выделяемый листьями сигнальный аромат. С помощью пакета для запекания он должен отправиться дальше, к бобовому растению, находящемуся на расстоянии двух или трех метров. Мартин присмотрел именно его, потому как листья соседней фасоли пока еще безупречны, что доказывает: до сих пор растению везло и вредители его щадили.

Теперь соседней фасоли дадут «понюхать» сигнальный аромат. Его бережно выкачивают из пакета для запекания и подгоняют к растению по тефлоновой трубке, которая также не обладает собственным запахом. Маленький вентилятор, отвечающий за воздушный поток, обдает принимающее растение мягким ароматным душем. Будет ли оно реагировать? И как?

Сигнальный аромат принят. Нетронутое растение правильно прочитывает послание: враг поблизости, надвигается опасность. И фасоль действует. Не имея ни малейшего повреждения, полагаясь лишь на ароматные новости, она увеличивает производство нектара в прилистниках. Повсюду образуются крохотные капельки. Проходит не так много времени, и вот уже появляются первые муравьи, готовые броситься на защиту, хотя защищать пока не от кого.

Иными словами, здоровая фасоль воспринимает запах как предупреждение и вооружается. Она заблаговременно мобилизует свою защиту. Неожиданное нападение уже невозможно, потому что жука, который приземлится на столь заманчивые, еще не объеденные листочки, ни на секунду не оставят в покое. О еде и думать не стоит. Ему станут мешать, его начнут донимать и кусать, и бедняге придется обратиться в бегство. Система раннего оповещения фасоли сработала. И снять все это на камеру проще простого – так нам показалось вначале.

Брайан страдает больше всех. Крошечные муравьи и жучки, движения которых невозможно предусмотреть заранее, постоянно барахтаются и мешают наводить на резкость. Мне приходится пообещать ему компенсацию в виде фильма об африканских слонах. Но сложнее всего снять на камеру как раз то, что совершенно не барахтается и вообще неживое, – маленькую капельку нектара, которая образовалась за несколько часов в ответ на соседское предупреждение.

Я никогда в жизни не предполагал, что у нас могут возникнуть такие проблемы. Что, скажите на милость, тут может произойти? Правильно, капелька крошечная, едва заметная невооруженным глазом, но для этого ведь существуют макролинзы. Нектар сочится медленно, медленнее, чем пот выступает на коже, но для этого существуют камеры с замедленной покадровой съемкой. Мы же не новички в этом деле. Мы даже перенесли съемки в гостиничный номер, чтобы исключить смену освещения и порывы ветра.

Мартин уже заготовил лимскую фасоль в горшке. Он обещает, что за ночь она совершенно точно изготовит капельку нектара. Брайан программирует камеру с замедленной съемкой – она должна каждую минуту автоматически делать снимок. Так можно будет проследить непрерывное образование капельки до того момента, пока она не повиснет на прилистнике, словно жемчужина росы. Размером во весь экран. Мы заранее радуемся результату. Прожектор включен, камера установлена. Это – наша первая ошибка.

Она обнаруживается на следующее утро. Прогноз Мартина вообще-то оправдался: повсюду сверкают недавно образовавшиеся капельки нектара, но на записи этого не видно. На самых первых кадрах прилистник, молниеносно отвернувшись, исчезает из поля зрения, как будто у него есть дела и получше. Фасоль отреагировала на включение лампы и повернулась к новому источнику света. Мы недооценили ее подвижность.

Следующей ночью мы повторяем эксперимент, но на этот раз предоставляем фасоли достаточно времени, чтобы она удобно расположилась по отношению к лампе. Лишь затем мы устанавливаем камеру. Однако результат съемок и на этот раз ошеломляет: моментально, как кажется со стороны, прилистник устремляется вверх и исчезает за кадром – потому что лимская фасоль растет. И ночью тоже. Она слишком проворна – мы за ней не успеваем. Нам далеко до нее.

В конце концов я задумался: не схожу ли я с ума? Так ли это нужно – показать, как сочится нектар? Может, хватит конечного результата – просто капельки – и комментария (мол, это ответ соседней фасоли на предупреждение)?

Но фатальная привлекательность проблемы как раз и состоит в том, что мы хотим с ней справиться. Возможно, это называется упрямством. С другой стороны, то, что лимская фасоль выставляет свои действия напоказ, с самого начала восхищало меня. Существует довольно много растений, реагирующих на запахи, но их реакция нам не видна. Они втайне изготавливают химические вещества, втайне продуцируют яды или полуфабрикаты для их синтеза. Эти химические процессы проистекают внутри клеток. А лимская фасоль поступает иначе. После «предупредительного крика» она меняет поведение. Растение начинает видимые действия – производит нектар. Собственно, мы поехали в Мексику именно потому, что лимская фасоль ведет себя подходящим для съемок образом. И что – теперь я должен сдаться?

Последняя попытка станет решающей. Мы навели на резкость так, что прилистники, даже когда фасоль начнет расти, все-таки останутся в кадре. Позднее, при последующей обработке на компьютере, мы увеличим часть изображения, и все будет выглядеть так, словно камера двигалась вслед за растущей фасолью. Звучит немного мудрено. Непосвященным трудно понять. Но это не важно, природе все равно что-то не нравится. На этот раз взбунтовались муравьи. Видимо, им удалось проникнуть в гостиничный номер, они вскарабкались на фасоль и – как и следовало ожидать – уничтожили все образовавшиеся капельки. И сделали это заранее – так, что мы даже не заметили. В общем, взаимодействие лимской фасоли с муравьями состоялось. Даже съемочная группа не смогла им помешать.

С меня хватит. Я сдаюсь. Придется отказаться от своих принципов и уладить это дело с помощью компьютерной анимации. Для специалиста здесь работы часа на три, не больше. Теперь в нашем фильме сочатся поразительно натуральные компьютерные капельки. И никто этого не заметит, разве что зритель, прочитавший мое признание. Зато никто не сможет сказать, что мы не пытались снять фасоль по-настоящему.

Зачем нужно предупреждать соседа

Сомнений нет – растения умеют общаться при помощи пахучих сообщений. Они узнают о нападении, произошедшем по соседству, и принимают собственные меры предосторожности. Это происходит не только с лимской фасолью. Похоже, «предупредительные крики» прочно вошли в растительный лексикон. Но можно ли говорить о том, что растения всегда предупреждают друг друга? Так ли важно им уберечь от беды своих ни о чем не подозревающих соседей и «крикнуть» при помощи химического вещества: «Берегись!» или «Осторожно!»?

Возможно, это действительно важно. В конце концов, птицы тоже разражаются криками, когда к ним подкрадывается кот. Истошные вопли пташек слышны на всю округу. Этими стенаниями, как принято считать, они предупреждают соседей. И макаки начинают орать, заметив леопарда или змею. Даже рыбы предупреждают своих сородичей. Например, малыши гольяны из семейства карповых. Если их ранит щука или форель, они выделяют «отпугивающее вещество», которое распространяется по воде и оповещает других гольянов. Тогда рыбешки спешно покидают опасную зону – во всяком случае, днем. Когда наступает ночь, гольяны просто застывают на месте, тем самым избегая колыхать воду – это может их выдать.

Предупредительные крики встречаются в природе на каждом шагу. Так почему же растениям не предостерегать своих соседей? Однако ботаники скептически относятся к подобным предположениям. Существование «предупредительных криков» противоречит основным научным выводам о том, что в ходе эволюции закрепились лишь те свойства и качества, которые приносят пользу своим обладателям. А польза в данном случае – это увеличение численности потомства. Однако из предупредительных криков выгоду могут извлечь только соседи. Сами упреждающие ничего с этого не получат. Напротив, птица, предостерегающая других, обращает внимание непосредственно на себя и тем самым еще больше рискует. Дорогостоящее отпугивающее вещество необходимо для бокаловидных клеток кожи гольяна. Итак, зачем живым организмам предупредительные крики, если сам кричащий ничего не выигрывает? А порой ему даже приходится за них расплачиваться.

Более пристальное наблюдение показывает, что многие крики, кажущиеся предупредительными, служат в первую очередь для собственной защиты и совершенно не предназначены соседям. Например, «предупреждающая» птица, вопя, обращается не к своим сородичам, как многие думают, а к самой кошке. Та должна знать, что ее обнаружили, что привычный метод охоты с выжиданием в засаде и внезапным нападением уже не сработает. Для птицы, которая в любой момент может улететь, обнаруженная кошка никакой опасности не представляет. Кошка понимает это, а потому ей придется прекратить охоту.

Получается, что крик необходим самому горлопану. Однако другие животные тоже слышат его и расценивают как предупреждение. Но это уже их собственная заслуга. Это их дело, истолковывать ли крики птиц как сообщение об опасности, даже если предупреждение не имеет к ним никакого отношения.

Гидробиологи полагают, что нечто подобное существует и у гольянов. Отпугивающее вещество служит у них в первую очередь для самообороны. В пользу такого довода говорит следующий пример, который исследователи приводят довольно часто. Захватив гольяна, щука пытается проглотить его. Это может продолжаться в течение нескольких минут. Пока добыча трепыхается во рту у хищницы, отпугивающее вещество гольяна быстро распространяется в воде, привлекая щук-конкуренток. Они пытаются отнять добычу у своей подруги, а гольян, пользуясь случаем, умудряется ускользнуть от обидчиц. Благодаря отпугивающему веществу он спасает собственную шкуру. Неудивительно, что другие подводные жители, ассоциируя это вещество с присутствием щук, интерпретируют его как предупреждение.

Так же дело обстоит и с якобы предупредительными «криками» фасоли и других зеленых организмов. Почему они должны предупреждать растущих поблизости соперников? Это ничего им не даст.

Растения не предупреждают друг друга, они просто «подслушивают» своих соседей, воспринимают пахучие сигналы, с помощью которых их собратья вызывают голодных клопов или браконид, всегда готовых отложить яйца. Эту систему оповещения правильнее называть системой прослушки. Растения подслушивают, точнее, вынюхивают, что происходит по соседству. А перехваченные новости используют для того, чтобы привести в действие свою собственную защиту.

Преимущество налицо: выигранное время. Растение, благодаря прослушиванию узнавшее, что враг близко, может использовать оставшееся время и выстроить свою защиту. Например, в виде ядовитых веществ – таких, как фенолы, алкалоиды и другие соединения, препятствующие пищеварению. Подготовившись к нападению, оно, вероятно, сможет отбить атаку.

Именно это во время наблюдения за деревьями еще в 1983 году бросилось в глаза Иэну Болдуину, который в настоящий момент изучает защитные хитрости дикого табака. Некоторые дубы, росшие в пораженной непарным шелкопрядом области, своевременно повышали ядовитую защиту, и вредители их не трогали. Будучи молодым, только набирающимся опыта исследователем, Болдуин тогда смело высказывался о говорящих деревьях, предположив, что в качестве сигналов они используют ароматические вещества. Умудренные опытом ученые были несколько уязвлены подобной смелостью, но в дальнейшем оказалось, что Иэн был прав. Тем не менее, как теперь, четверть века спустя, считает Болдуин, формулировка получилась не совсем удачной. «Деревья, подслушивающие друг друга» звучало бы правильней, чем «говорящие деревья».

Растения мастерски подслушивают собратьев и отлично «выведывают» необходимую информацию. Они получают нужные сведения заранее, тем самым получая временное преимущество перед потенциальными противниками. Но тем не менее это всегда лотерея. Сколько времени пройдет, прежде чем на них нападут? Насколько срочно нужно провести мобилизацию? А вдруг нападения и вовсе не последует? Тогда все усилия и затраты на производство яда окажутся напрасными, а ресурсы, необходимые для роста и образования семян, будут израсходованы. Даже тот, кто пришел первым, иногда может опоздать.

Трудно поверить, что многие растения нашли выход даже из такого сложного положения. Они разделили защитные мероприятия на два этапа. В качестве первого шага они готовят в своих клетках компоненты для производства защитных веществ. Изготовление ядов можно начать в любой момент – осталось только «нажать на рычаг». Этот первый шаг биологи называют праймингом, или предстимуляцией клеток. Второй этап начинается уже непосредственно в момент нападения. Насекомые при помощи своих жевательных аппаратов подают химический сигнал «старт» – они сами нажимают на рычаг. Механизм производства ядовитых и защитных веществ тут же начинает набирать обороты. Теперь эти вещества действительно будут использованы по назначению.

Нежные и чувствительные

Чтобы проверить, какое существо перед нами – живое или мертвое, нужно ткнуть в него пальцем. Если оно двигается, значит, живое. Однако в случае с растениями у нас и мысли не возникает о подобной проверке. Растения не реагируют на прикосновения – к этому нас приучил повседневный опыт. А если у них все-таки возникает ответ на наши касания, мы страшно удивляемся и даже настораживаемся. Возьмем, к примеру, мимозу. Стоит лишь прикоснуться к стыдливой мимозе (mimosa pudica), и она отреагирует почти как животное: ее перистые листочки один за другим закрываются в течение нескольких секунд. Листики складываются, словно крылья бабочки. Мимоза поражает своей высокой чувствительностью к прикосновениям. Уникальное явление для растительного царства – так долгое время считали ученые.

За последние несколько лет удалось выяснить, что большинство растений восприимчивы к прикосновениям. Любой контакт влечет за собой деформацию клеточной оболочки (пусть даже она минимальна), а это может привести к дальнейшим реакциям внутри клетки и даже способствовать активации отдельных генов или целых их групп. Итак, растения ощущают любые прикосновения. Они реагируют на поглаживание и массаж, и подобные нежности могут повлечь за собой разнообразные последствия.

Восприимчивость растений к ласке… Тут присутствует эзотерический оттенок, какая-то несерьезность, однако это явление легко проверить. Здесь не понадобится ни специальных инструментов, ни лаборатории, ни особой склонности к цветоводству. Возьмем два бобовых растения в горшках и поставим в тихое место, где нет сквозняков. Одно растение живет себе спокойно без всяких прикосновений, другое четыре раз в день массируют – в течение примерно десяти секунд нежно потирают стебель двумя пальцами. Более серьезных усилий прилагать не надо. Уже через неделю эффект хорошо заметен, пусть и не тот, какого ожидали любители массажа: фасоль, к которой прикасались, как будто стала чуть ниже. При меньшем росте она стала крепче, коренастей. Как будто нагнулась. То же самое случается с другими растениями, если ежедневно гладить их по листьям. Они становятся плотнее и почти не растут ввысь. С точки зрения растений это весьма осмысленная реакция.

Поглаживая листочки, мы вызываем деформацию клеточной оболочки. Это же делают порывы ветра в природе. Мы внушаем цветку, что в месте его произрастания часто дуют ветры, и он приспосабливается к этому. Невысокому коренастому растению проще противостоять непогоде и бурям.

Неслучайно одинокие растения, доступные всем ветрам, в большинстве своем приземисты и низкорослы. Часто говорят, что во всем виноват ветер, не позволяющий им подняться. Однако инициатива все-таки принадлежит растениям – они чувствуют, что их обдувают, трясут и сгибают. И если это происходит часто, они предпринимают ответные меры. Люди во время бури надевают ветровки. Животные подыскивают укромное местечко. Растения изменяют свой облик – так они компенсируют неподвижность.

Впрочем, перестройка, связанная с непогодой, требует особых затрат. Кукуруза, которую встряхивают каждый день в течение тридцати секунд, имитируя бурю над полем, снижает урожайность на тридцать – сорок процентов. Часть своих ресурсов она пускает на укрепление стеблей и листьев, поэтому рост плодов приходится урезать. Разумное решение, ведь побитая бурей кукуруза, лежащая на земле, – куда более жалкое зрелище.

Небольшой эксперимент, проведенный во Фрайбургском университете (г. Фрайбург-в-Брайсгау), продемонстрировал влияние ветра на рост и благополучие растения. Профессор Эдгар Вагнер исследует красную марь, испытывая ее способности к генерации импульсов, но к данному вопросу мы еще вернемся. Эти эндемические растения, листья которых отдаленно напоминают гусиные лапки, сотнями выращиваются в хорошо освещенных подвальных помещениях. Каждое в отдельном горшке. В залах поддерживаются определенные температура и влажность. Тихо гудят несколько обычных комнатных вентиляторов, создавая приятный ветерок. Эдгар Вагнер ведет меня в маленькое подсобное помещение. Здесь в горшках тоже растет красная марь. Ее высота – от тридцати до сорока сантиметров. Эти растения обитают в тех же условиях, что и остальные, за одним лишь исключением: в комнате нет вентиляторов. Движение воздуха отсутствует.

Эдгар берет со стола ящик, в котором стоят горшки с красной марью, несет его по коридору в оборудованную для съемок комнату и ставит на стол. Вот и все. Эксперимент окончен. Результат прямо-таки ошеломляющий. Переменив среду обитания, красная марь будто бы расстроилась. Растения сгибаются и клонятся в земле, точно сделаны из резины. Вид у них жалкий и вялый.

За всю жизнь они ни разу не ощущали ни ветра, ни тряски, поясняет Эдгар, и вот последствия – весьма заметные. Невидимые изменения, которые претерпевает красная марь, не менее радикальны, потому что в данный момент у нее «нервный срыв». Она не генерирует практически никаких импульсов.

Растениям тоже необходим опыт. Если они ни разу не подвергались воздействию ветра, их стебли навсегда останутся слабыми и не выдержат ни перевозки, ни тряски. Вентиляторы в комнатах для выращивания растений необходимы, в противном случае красную марь нужно ежедневно гладить или массировать.

На следующее утро поверженная марь снова поднялась. Теперь она стоит прямо и ровно, поэтому, слегка приподняв ящик, а затем снова опустив, я чувствую себя сволочью. Растение снова падает, будто бы опускается на колени. Впрочем, Эдгар успокаивает меня – мол, это очень хороший урок для цветка. Вроде тренировки. Если продолжать ее, марь в течение нескольких недель научится, как вести себя в подобной ситуации. Она укрепит стебель и будет держаться вертикально даже во время тряски.

Красная марь учится стоять. Еще один шаг в образовательной программе, которая завершится через три-четыре недели. Растения учатся на своем опыте – такие способности обычно приписывают лишь животным. Хищная птица сарыч, сидящая у обочины дороги в ожидании добычи, которую собьет какая-нибудь машина, привыкает к звукам, которые производят проносящиеся мимо автомобили и грузовики. А лиса, выходящая на мышиную охоту возле летного поля, уже знает, что не стоит бояться грохота и шума самолетов. Животные учатся правильно реагировать на новые обстоятельства. Растения тоже. Если дать им время.

Внезапно наступивший мороз приносит растениям больше вреда, чем постепенное снижение температуры. Им нужно время, чтобы перестроить клеточную мембрану на зимний лад или выработать в клетках специальное вещество, защищающее от стужи. Подобным образом действует на растение и внезапно обрушившееся на него ультрафиолетовое излучение – например, если в первый же солнечный день после долгой зимы выставить цветок на балкон. Зеленым организмам требуется время, чтобы в листьях возникло особое вещество, защищающее от ультрафиолета. В противном случае им грозит ожог.

Если почва внезапно намокает и корням не хватает кислорода, растению приходится тяжко. Однако, если количество кислорода сокращается постепенно, корни успевают образовать специальные трубочки, этакие носики, способные забирать недостающий газ из воздуха.

Времена бывают разные. Живые организмы должны уметь приспособиться к их смене. Все организмы. Животные приспосабливаются, изменяя свои повадки, растения – свое строение. Но порой разницы между первыми и вторыми практически не существует…