Растения. Параллельный мир

Цимбал Владимир Анатольевич

И ещё один факт из недавней истории Земли. Последнее оледенение, образование на полюсах гигантских ледяных шапок и практически мгновенное, по геологическим масштабам, их распространение, не повлекло за собой сколько-нибудь значительного вымирания организмов. А ведь ледники покрывали огромные территории. Больше половины Северной Америки исчезло под ледяным панцирем толщиной до двух километров. В Европе граница льдов находилась на широте Киева. В южном полушарии масштабы оледенения были не меньшими. И произошло это всего лишь в течение каких-то нескольких тысяч лет. Это была действительно глобальная катастрофа, которую растительный и животный мир… пережил без каких-либо потерь. Да, сократились ареалы обитания многих животных и растений, многие прежде единые ареалы были «разорваны» ледником, но вымирания, смены видов живых организмов не произошло. Вымирание началось позже, с отступлением льдов и весьма вероятно, что началось оно благодаря распространению нашего с вами старого знакомого Homo sapiens [1] .

Этот процесс вымирания продолжается и сейчас со скоростью, которой ещё не знала наша планета. Каждый день на Земле исчезает по одному виду животных и каждую неделю – по одному виду растений. По прогнозам, в самом ближайшем будущем (десятки лет) по одному виду животных будет исчезать ежечасно. Может быть, вы думаете, что дело касается только низших животных, всяких насекомых да червяков? Не совсем так. Только в нашей стране один вид позвоночных вымирает каждые 5 лет. А позвоночных не так уж и много. Поэтому, для последних тысяч или даже десятков тысяч лет развития живой природы, конечно же, невозможно не учитывать влияние человека. Ну, взять хотя бы тот факт, что сейчас практически все плодородные земли заняты под сельскохозяйственные культуры. А в Западной Европе уже не осталось ни одного естественного леса. Всё, что есть, посажено человеком.

Вот как получается… Сотни миллионов лет растения совершенствовали свои приспособления к среде обитания. Возникали и развивались новые органы, появлялись новые стратегии размножения и расселения, совершенствовались приспособления к меняющимся условиям среды – к засухе, к холоду, и так далее. Одни виды сменяли другие в борьбе за жизнь. А побеждают в этой борьбе пока лишь те, что приносят пользу человеку. Эти хилые, совершенно нежизнеспособные существа, которые неизбежно вымерли бы без поддержки человека за несколько сезонов, теснят сегодня леса, которые существовали миллионы лет.

Ну что же, посмотрим, что будет дальше.

Глава 3. Растения движутся

Вот почему незачем нам спешить и наживать себе колотьё в боку.

А. Дюма. Три мушкетёра.

Ещё в те времена, когда наша планета была молода и в первичном океане обитали лишь самые простые одноклеточные организмы, уже тогда эти существа выбрали для себя различные стратегии питания. Эти малютки ещё не имели даже обособленного ядра, то есть принадлежали к царству бактерий. Некоторые из них предпочитали заглатывать себе подобных, а значит, были настоящими хищниками. Другие пополняли свой энергетический запас с помощью фотосинтеза. Процесс фотосинтеза можно записать очень простой химической формулой: вода плюс углекислый газ равно сахар плюс кислород. Читаем слева направо – фотосинтез, справа налево – дыхание. Но простота эта обманчива. Достаточно вспомнить, что человеку пока ещё не удалось воспроизвести эту реакцию в лабораторных условиях без участия живой клетки.

Разные методы питания – разное поведение. Хищникам для поиска пропитания необходимо быстрое, активное перемещение. Они не могут пассивно перемещаться с течением или ветром, ожидая, что еда сама упадёт им в рот. Такое поведение очень скоро приведёт их к гибели. Тем более, хищник не может прикрепиться в каком-то одном месте и просидеть на нём всю жизнь. Поэтому первые одноклеточные хищники обзавелись органами движения – жгутиками и ресничками. Теперь они сами, по своему разумению могли решать в каком месте им лучше «немного подкрепиться». Именно эти существа дали начало животным. Их потомки обзавелись уже гораздо более эффективными средствами передвижения, вплоть до ног и крыльев. Чтобы быстро и с максимальной пользой использовать органы движения, понадобился и такой сложный орган, как мозг, главным назначением которого стала координация движений, получение и обработка информации, поступающей от органов чувств.

С растениями же всё вышло совершенно иначе. Вода, углекислый газ и солнечный свет – не были в дефиците для первых, водных растений. Всё это можно было получить сидя на одном месте и нежась в лучах солнца. Поэтому и нужды в активных перемещениях с места на место у растений не возникло. Гораздо экономнее было направить все возможности эволюции на приспособление к неподвижному, сидячему образу жизни. Со временем растения усложнялись, начали осваивать новые среды обитания, у них появились новые органы. Но первоначальному прикреплённому образу жизни они не изменили. Зато довели приспособленность к такой жизни до совершенства. Именно это позволило растениям из тёплых мелководий тропических морей распространиться по всей Земле, проникнуть в безводные раскалённые пустыни и в земли, где царствует вечная мерзлота. И в этих, крайне неблагоприятных условиях, растениям всё же пришлось научиться двигаться. Для того чтобы добраться до воды, питательных веществ, для того чтобы обеспечить себе наиболее комфортный режим освещённости, да и много ещё для чего растениям пришлось выработать способность к изменению своего положения в пространстве. А ведь это и есть движение. Какие же движения мы можем наблюдать у растений?

Давайте вспомним наш уговор – мы говорим в этой книжке о высших растениях. А все высшие растения – организмы прикреплённые. Бродить по горам и долинам в поисках лучшей доли они не могут. А значит, движение высших растений – это движение только их органов. Представьте себе, что вместо вас сидит за столом и читает эту книжку какой-нибудь зелёный куст. Представьте себе, что захотелось

ему попить. Мы просто идём на кухню и выпиваем стакан воды. А вот наш воображаемый растительный читатель поступит совсем по-другому. Ему придётся дотягиваться до крана, не вставая с места. Для этого он отрастит себе длинную «шею», протянет её до крана и присосётся накрепко к смесителю. Теперь, сидя в удобном кресле, он в любой момент может попить воды. И даже вставать с места ему не надо. Хочется перекусить? Отращиваем себе вторую голову на длинной шее и «врастаем» в холодильник. Замёрзли ноги? То же самое решение – отращиваем их до самой батареи отопления. Какой способ существования удобнее – решайте сами. Тут уж кому что нравится. Некоторые люди предпочитают активное движение, а некоторые из нас не выходили бы из квартиры всю жизнь. Человек провёл в благоустроенные квартиры воду, чтобы не бегать напиться или умыться к ближайшему ручью. Писатели-фантасты давно мечтают о «пищепроводах», доставляющих еду прямо на стол. Даже развлекаться мы предпочитаем на дому. Телевизоры, радио, домашние кинотеатры доставляют «пищу духовную» прямо к дивану. А пульт дистанционного управления позволяет с этого самого дивана даже не вставать лишний раз. А если уж необходимость купить новые батарейки или чувство голода всё же погонит нас в магазин, то и тут мы пытаемся избежать движений. Подавай нам автобус или автомобиль. Да ещё крайне желательно, чтоб остановка была рядом с подъездом, а в подъезде был лифт. Вот и получается, что все удобства, которыми окружает себя человек, служат лишь одному – поменьше двигаться. Так что нашему воображаемому персонажу – растительному читателю – многие позавидовали бы. Но вернёмся к вопросу движения у растений.

Надо отметить одну важную деталь – движения растений могут быть необратимыми (это если наш читающий куст прирос к водопроводному крану навсегда) и обратимыми (это если он хочет время от времени пододвигать «ноги» к батарее или отодвигать их по своему желанию). Поэтому механизмов движения у растений два. Давайте рассмотрим их чуть подробнее.

Первый связан с набором дополнительной массы, то есть с ростом, с образованием новых клеток или с необратимым изменением размеров старых клеток. Происходит этот процесс в определённых, необходимых в данный момент времени, местах. Именно таким образом, например, открывается и закрывается цветок. Когда растут клетки верхней стороны цветоложа, цветок открывается. Нижней – закрывается. Открывание и закрывание цветка повторяется много раз за время цветения. И в результате такого попеременного роста цветоножка тюльпана, например, удлиняется почти вдвое. Не надо думать, что растут растения очень медленно и движения роста нельзя заметить невооружённым глазом. То же открывание цветка происходит буквально на глазах. А если уж привести пример со скоростью роста корней ржи… Как выдумаете, как быстро увеличивается длина корней кустика этого полезного злака? Попробуйте угадать. Может 5 сантиметров в час? Или 10 метров в час? Нет, гораздо быстрее. По данным, которые приводит в своей книге «В мире растений» американский ботаник голландского происхождения Фриц Вент, общая длина корешков одной единственной особи увеличивается в сутки более чем на 4,8 километра. Это 3,5 метра в минуту!

Второй способ обусловлен не образованием новых клеток, а изменением геометрии уже существующих. Достигается это с помощью изменения внутриклеточного давления – тургора. Благодаря изменению тургора клетки могут вытягиваться или, наоборот, сжиматься, приводя в движение те или иные органы, например, упоминавшиеся уже листья мимозы. Движения органов растения, связанные с изменением тургора, обратимы, то есть могут повторяться сколь угодно раз. А движения, связанные с ростом, необратимы, в первоначальное состояние растение уже вернуться не может. Надо учитывать ещё и то, что в природе почти всегда ростовое движение сопровождается тургорным и наоборот. Эти два вида движения растений неотделимы друг от друга.

Какие же примеры ростовых движений мы знаем? Один из них приведён выше – это открывание и закрывание цветка. Ещё одно из известных проявлений таких движений – искривление стебля. Происходит оно в случае, когда одна сторона стебля растёт быстрее, чем другая. В результате растение наклоняется в ту сторону, с которой рост стебля замедлен. Именно таким образом многие растения «следят» за положением солнца на небе, поворачиваясь вслед за ним. Так ведёт себя наш всем известный подсолнух. Таким же образом обвиваются вокруг какой-нибудь опоры вьющиеся растения. В этом случае участок стебля, в котором происходит усиленный рост, равномерно перемещается по окружности и, в результате, стебель обвивает опору, принимая форму пружины. Примером растения, растущего таким образом, может служить всем нам хорошо известный «граммофончик», а точнее – Convolvulus arvensis(вьюнок полевой). Каким образом вьюнок точно определяет, с какой стороны стебля и в какой момент времени ему надо расти, остаётся пока загадкой.

Есть ещё очень интересный пример движения растений, связанного с их ростом. Поговорим о нём чуть подробнее.

Наверняка многие видели деревья, поваленные или сильно накренённые ветром. Бывает, что и ветер ни причём – река размывает крутой берег и деревья, растущие на нём, накреняются всё больше и больше в сторону воды. Если в результате такого неприятного для дерева происшествия оно остаётся в живых, то начинает происходить очень любопытная вещь. Огромный толстый ствол начинает изгибаться вверх, стремясь вернуть себе привычное вертикальное положение. Что же здесь удивительного, скажете вы, ведь все растения могут изгибать стебель, стремясь к свету.