Растения. Параллельный мир
Шрифт:
Да, всё так. Но надо заметить, что ствол привычного для нас дерева состоит, в основном, из древесины. А клетки древесины – мёртвые. Дерево само в необходимый момент убивает их и строит из них систему тонких трубочек – сосудов или трахеид, по которым вверх по стволу поднимается от корней вода. Правда, и в древесине есть небольшое количество живых клеток, образующих тоненькие цепочки, но всё равно, ствол дерева в основном состоит из мёртвых, пустых и очень непластичных клеточных оболочек. Как же можно согнуть такую мёртвую массу? Деревья поступают очень хитро. Дело в том, что между корой и древесиной у них есть тоненький слой живых и постоянно делящихся клеток – камбий. Если говорить упрощённо, то камбий постоянно создаёт в одну сторону клетки древесины, а в другую – коры. Именно таким образом ствол дерева и растёт в толщину. Понятно, что у дерева есть два способа согнуть свой ствол – камбий может нарастить слой древесины на верхней части накренённого ствола и, таким образом, сверху, как бы стягивая тросом, изгибать ствол. А может, наоборот, наращивать слой древесины снизу и, расширяя её, как домкратом,
Теперь давайте попробуем хоть чуть-чуть разобраться в том, как и благодаря чему происходит в растениях выборочный рост каких-то, определённых самим растением, участков его тела.
В 60-х годах прошлого века в США был открыт гормон роста растений. Назвали его ауксин. В ходе проведённых экспериментов выяснилось, что микроскопические дозы этого вещества вызывают активный рост тканей растения. Выяснилось также, что ауксин вырабатывается в нежной, очень маленькой области – верхушечной зоне роста. Мы уже упоминали, что растения, в отличие от животных, растут, наслаивая новый слой клеток на уже существующие. Эти новые слои клеток и берут своё начало от непрерывно делящихся клеток зоны роста, так называемых меристематических клеток. А сама зона роста поэтому называется меристемой. Так вот, ауксин вырабатывается в меристеме. Но не только вырабатывается, но и распределяется. Оказывается, зона роста сама определяет, в какую сторону ей расти и отдаёт команды своим клеткам-дочерям с помощью ауксина. Было установлено, что количество ауксина в клетках освещённой стороны побега меньше, чем в клетках стороны, находящейся в тени. Таким образом, становится понятно, почему побег изгибается в сторону источника света.
После открытия ауксина были открыты ещё десятки растительных гормонов. Одни из них ускоряют рост отдельных органов, например, корней. Другие, наоборот, замедляют. Были открыты вещества, вызывающие ускоренное цветение и созревание плодов. Но один очень важный вопрос остался. Дело в том, что не только гормоны, вырабатываемые меристемой, управляют ростом растения, но и всё растение в целом управляет меристемой. Наличие такой обратной связи очевидно. Если бы её не было, то, например, все деревья росли бы с наклоном в сторону наибольшего освещения. В наших широтах – на юг. Но нет, такого мы не видим. Какой-то механизм не позволяет дереву расти с наклоном, рискуя упасть под собственным весом. Ещё один пример того, что зона роста реагирует на сигналы от других органов растения, дают нам лазающие растения. Чувствительный усик всем известного Cucumis sativusили, по-русски, огурца посевного, натыкаясь на подходящую опору, заставляет стебель расти в её сторону. Очевидно, что сигнал был послан усиком и «услышан» зоной роста стебля, но каков механизм всего этого процесса – пока загадка. Как не вспомнить тут сравнение растения с электронными часами – мы видим, что чёрная коробочка точно показывает время, но, как говорил доктор Ватсон в известном фильме: «чёрт возьми, как?»
Ну вот мы и подошли ко второму виду движения растений – движению, происходящему благодаря изменению внутриклеточного давления. Это давление, или тургор, меняется благодаря изменению концентраций растворённых в клеточном соке веществ. Растение само регулирует давление в своих клетках, для чего оно освоило множество способов. В том числе и с помощью ещё одного гормона – гибериллина, повышающего тургор. Точно выбирая необходимый в данный момент слой клеток, растительный организм способен резко повысить или понизить в нём тургорное давление, тем самым приводя в движение тот или иной орган. Наверняка вы не раз видели ускоренную съёмку, на которой усик вьющегося растения как будто вслепую нащупывает опору, за которую можно было бы зацепиться. Это движение вызывается изменением тургора с разных сторон усика попеременно. Правда, есть тут и ростовая составляющая, но, как уже упоминалось, оба вида движения, как правило, встречаются вместе.
Таким же образом обстоит дело и с закрыванием листа у хищной венериной мухоловки (Dionaea muscipula).Это растение, обитающее в Америке (кстати, именно на примере венериной мухоловки люди впервые поняли, что не всегда животные поедают растения, бывает и наоборот) имеет листья, напоминающие разделённый пополам круг с тонкими выростами-зубами по краю. В середине одной из половинок такого листа есть три чувствительных волоска, чутко реагирующих на прикосновение. Если замечтавшаяся муха коснётся этих волосков, лист очень быстро, примерно за 0,2 секунды, захлопнется. Зубы-выросты одной половинки листа точно войдут в пазы другой, и насекомое окажется «за решёткой». Это быстрое движение вызывается резкой потерей тургора в клетках верхней стороны листа и резким возрастанием давления в клетках нижней стороны. После того, как лист захлопнется, он будет ещё некоторое время сжиматься ещё плотнее. Этот процесс, хотя и происходит значительно медленнее, хорошо заметен невооружённым глазом. Тут уже вступает в дело рост клеток нюкней стороны листа. Очень интересна ещё одна особенность срабатывания листа-ловушки венериной мухоловки. Дело в
Закрывание листа венериной мухоловкой – одно из самых быстрых измеренных движений среди растений. Быстрее – только изгибание тычинок барбариса обыкновенного (Berberis vulgaris).При прикосновении к нижней внутренней стороне тычиночной нити (рис. 15), она резко загибается внутрь цветка, к пестику. Этот процесс занимает не более одной десятой секунды.
Есть ещё один очень любопытный пример использования растением тургорного давления. Некоторые растения, например, крокусы или известные нам подснежники, имеют так называемые контрактильные или, проще говоря, сокращающиеся корни. В какой-то момент они решают, что не плохо бы им закопаться поглубже в землю. Сказано – сделано. Корни, крепко закрепившиеся в земле, сокращаются, затягивая стебель поглубже в почву Такие же корни имеют и некоторые папоротники и цикадовые, которые закапываются таким образом в грунт на глубину до полуметра. Считается, что таким образом они избегают опасности падения под собственным весом. Ведь стволы у саговниковых устроены иначе, чем у привычных для нас деревьев. В них мало древесины. Состоят они в основном из живых клеток и, поэтому, очень тяжелы.
Механизм сокращения корней ещё полностью не изучен, но несомненно, что тургорные процессы играют в нём важную роль.
Примеров движений органов растений можно привести ещё много. Изгибание волосков-желёзок листа ещё одного растения хищника – росянки ( Drosera), когда она буквально обнимает ими неосторожное насекомое или изгиб корней в стремлении уйти от солнечного света. Складывание листьев клевера или кислицы ночью или в непогоду. Удивительная реакция мимозы стыдливой на малейшее прикосновение. А ведь мы не говорили о движениях на микроуровне. Движения устьиц, перемещение хлоропластов внутри клетки к более освещённой стороне. Вообще органеллы клетки не сидят на месте, а постоянно перемещаются, причём совершенно не случайным образом, что играет большую роль в передаче раздражения по тканям растения, а также в работе чувствительных рецепторов – органов чувств растений. Но об этом – в следующей главе.
Глава 4. Органы чувств растений
Растения – те же животные.
Они ощущают, печалятся, радуются.
На признаки этого указывает подвижность листьев.
Растения имеют ум и знание.
Прежде чем мы будем говорить об органах чувств растений, давайте попытаемся ответить на один «детский» вопрос. Чувствуют ли растения боль? Считается, что боль – это результат деятельности нервной системы. Как известно, сигнал о нарушении нормальной работы или сигнал о повреждении того или иного органа нашего тела передаётся по нервам в головной мозг. А наш мозг затем, определив место повреждения, даёт нам болевой сигнал. У растений нет мозга, нет нервов. Значит, и боли они чувствовать не могут? Давайте не будем торопиться с таким выводом. Ведь если мы уберём из определения боли слова «мозг» и «нервы» и будем понимать боль как реакцию организма на повреждения, реакцию, необходимую для того, чтобы определить место ранения, то мы увидим, что растения чувствуют боль. Все мы видели потёки смолы на стволах ели или сосны в тех местах, где ствол повреждён. Не надо думать, что сосна – это некий мешок со смолой из которого она вытекает в том месте, где этот мешок прокололи. Нет, смола образуется после повреждения дерева и именно в том месте, где она необходима, для того чтобы затянуть рану. Причём в залечивании раны принимает участие всё дерево, как единый организм, от кончиков корней до самого верхнего листочка. Это означает, что растение прекрасно чувствует, что оно ранено, и знает место ранения. Можно называть это чувство болью, а можно и не называть. Как кому нравится.
Подобным же образом обстоит дело и с другими чувствами растений. Если мы будем считать, что для того чтобы видеть, необходимы глаза, а для того, чтобы слышать – уши, то нам надо признать, что растения слепы и глухи. Но если мы поймём, что зрение – это лишь способность улавливать электромагнитные волны (свет), а слух – способность замечать колебания среды, а это можно делать и без глаз, и без ушей, то мы должны сделать вывод, что растения могут и видеть, и слышать.
Какие же органы чувств растений мы знаем? Сейчас установлено, что растения могут реагировать на очень многие физические, химические и биологические раздражители. Таких раздражителей известно более сорока! Помимо известных нам света, тепла, механических воздействий, влажности и силы тяжести, растения могут производить очень точный химический и биологический анализ среды. Причём и над землёй, и в земле. Механизмы работы этих органов чувств очень сложны и мало изучены. Мы с вами остановимся лишь на тех, о которых можно рассказать в небольшой научно-популярной книжке.