Глава 3

Чувствительность растений

Очевидно, что у растений нет ушей, носа или глаз. Как же поверить в то, что они воспринимают свет, запах, звук и даже вкус и прикосновение? Казалось бы, все говорит об обратном: наша культура, наши органы чувств и наши наблюдения.

Мы привыкли думать, что растения «пассивны». Иными словами, они не движутся, осуществляют фотосинтез, часто выпускают новые побеги, иногда цветут или теряют листья, и это все.

В нашем языке слово вегетативный (растительный, овощной), примененное не в отношении растений, приобрело неприятную окраску: «стать овощем» означает потерять чувствительность и двигательные функции, которыми мы обладали еще до рождения, то есть практически перестать жить. Буквально, как растения. Но справедливо ли это определение?

Как мы обсудили в первой главе, идея о том, что растительный мир состоит из лишенных чувственного восприятия существ, пришла к нам от древних греков. Эта идея без изменений пережила эпоху Возрождения, как следует из знаменитой «пирамиды живых существ», в соответствии с которой растения существуют, но не чувствуют и не думают, а также эпоху Просвещения и научную революцию, когда, казалось бы, эта модель должна была показаться абсурдной.

Однако представьте себе, что означает «быть обездвиженным», или, точнее, выбрать неподвижность как полезную эволюционную стратегию – именно это, как мы видели, и сделали растения. Не будет ли в таком случае еще более важным иметь зрение, слух, обоняние и вообще иметь возможность чувственного восприятия внешнего мира? Чувства – необходимый инструмент для жизни, размножения, роста и защиты, вот почему растения ни в коем случае не могли бы без них обойтись!

Как мы увидим далее, растения обладают всеми пятью чувствами, как и мы. Но это не все: у них есть еще 15 других чувств. Конечно же, они имеют растительную, а не человеческую природу, но от этого они не становятся менее реальными.

Зрение

Видят ли нас растения? И если да, каким образом? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно определить, что мы подразумеваем под словом «видеть». Очевидно, что у растений нет глаз, но означает ли это, что они не могут видеть?

Давайте пролистаем словари, исключим определения зрения, связанные с наличием глаз, и посмотрим, что у нас останется. Зрение определяется как «способность видеть, воспринимать зрительные стимулы с помощью адаптированных для этой функции органов», как «чувство, позволяющее воспринимать зрительные стимулы», или как «зрительная способность или ощущение, восприятие света и освещенных предметов».

Движемся далее. У растений нет глаз и, следовательно, нет зрения в классическом смысле слова. Но если мы говорим об «ощущении света» или «восприятии зрительных стимулов», вырисовывается совсем иная картина. В соответствии с этими определениями растения не просто обладают ощущением света, оно у них чрезвычайно развито. Растения воспринимают свет, используют его и распознают его качество и количество. Эта их способность эволюционировала по той простой причине, что большую часть энергии они получают от поглощения света, за счет процесса фотосинтеза.

Стремление к свету определяет жизнь и поведение растений: обилие света для растения – как материальное благополучие для человека. Верно и обратное: жизнь в тени сравнима с бедностью. В мире растений, как и в нашем собственном мире, максимальный суточный оборот энергии позволяет наилучшим образом поддерживать собственную жизнедеятельность. Для растений это означает постоянное стремление получить свет и его использовать.

Далее мы увидим, что обилие или недостаток энергии влияют на развитие, поведение, функции и обучение растений – в точности, как у людей.

Любой, кто наблюдал за растениями на улице или в доме, обращал внимание на то, что они меняют свое положение, вытягиваясь в направлении к свету, и поворачивают листья таким образом, чтобы максимально использовать световые ресурсы (эти быстрые движения называют «фототропизмом» – от греческих слов phos — свет и trepestai — двигаться). И это весьма осмысленное поведение: для растительного организма проблема адекватного светового обеспечения должна быть решена в кратчайшие сроки максимально эффективным способом. Так что два соседствующих растения (например, в лесу или в цветочном горшке) могут вступить в соревнование, поскольку листья более высокого растения затеняют более низкое. Динамику ускоренного роста растений, направленную на победу над соперником, называют «выходом из тени». Странное название. Обычно мы не используем слово «выход» для описания поведения растений, хотя в данном случае речь идет о реальной борьбе за доступ к свету.

Явление фототропизма легко наблюдать невооруженным глазом, так что оно было прекрасно знакомо даже древним грекам. Но хотя это типичное для растений поведение известно уже на протяжении нескольких тысяч лет, его суть по-прежнему недопонимают и недооценивают. О чем же идет речь, в конце концов? Это явление – не что иное, как реальное проявление интеллекта, подразумевающее расчет риска и пользы. И эта реальность была бы очевидна давным-давно, если бы не наша извечная предубежденность.

Подумайте об этом: в процессе выхода из тени растение начинает расти быстрее, чтобы обогнать соперника по высоте и, следовательно, получить больше света. Однако этот интенсивный рост стоит растению очень больших энергетических затрат, столь значительных, что в случае неудачи такое поведение может привести к гибели. Растение инвестирует энергию и материальные ресурсы в дорогостоящее и рискованное мероприятие, как предприниматель, вкладывающий средства в новое дело. Поведение растений показывает, что оно может планировать расход ресурсов в расчете на результаты в будущем. Короче говоря, это типичное поведение разумного существа.

Рис. 3–1. Пример фототропизма – роста растения в направлении к свету

Но вернемся к ощущению света. Как же растение воспринимает свет? Химические молекулы в растительных клетках выступают в роли фоторецепторов, получающих и передающих информацию о том, откуда поступает свет, а также о его характеристиках. Растения не только различают свет и тень, но умеют определять качество света по длине волны. Различные типы фоторецепторов с экзотическими названиями – фитохромы, криптохромы и фототропины – поглощают свет со специфической длиной волны в красной, дальней красной, синей и ультрафиолетовой части спектра. Именно эти части спектра наиболее важны для растений, поскольку они регулируют многие аспекты их развития – от прорастания семян до роста и цветения.

Где же расположены световые рецепторы растений? Человеческие глаза находятся в передней части головы. Это стратегическая позиция, если судить по ходу эволюционных изменений, поскольку они располагаются высоко (чтобы лучше видеть и расширить поле зрения), близко к нашему единственному мозгу и защищены от внешних воздействий (защите головы мы уделяем особое внимание, поскольку именно здесь находится мозг и сосредоточены четыре центра чувственного восприятия). У растений, как мы знаем, все иначе. Организм растения эволюционировал таким образом, чтобы избежать сосредоточения функций в какой-то одной зоне и, следовательно, снизить риск смерти в случае поедания растительноядным животным.

Все функции растения распределены практически по всему организму, и ни одна из частей растения не является истинно незаменимой. При таком строении даже световые рецепторы растения представлены в большом количестве. В основном они сосредоточены в листьях, специализирующихся на осуществлении фотосинтеза, но имеются также и в других частях растения. Множество рецепторов содержится даже в самых молодых частях ствола, усиках, побегах и их верхушках, а также в древесине (во всех тех частях, которые мы обычно называем «зеленью» и которые плохо горят). Такое впечатление, что растение целиком покрыто крохотными глазками. Корни тоже невероятно чувствительны к свету, но, в отличие от листьев, они его совсем не любят. Листья тянутся и поворачиваются к свету, демонстрируя «положительный фототропизм», а корни ведут себя противоположным образом, как будто страдают «фотофобией», удаляясь от любого источника сета и демонстрируя «отрицательный фототропизм».

Все функции растения распределены практически по всему организму, и ни одна из его частей не является истинно незаменимой.

Здесь следует упомянуть о том, что отсутствие понимания растительного мира может приводить к неправильной интерпретации экспериментальных результатов. Практически всем известно, что корни растут в земле и, следовательно, в темноте. Так? Но в современных лабораториях, где проводятся эксперименты на растениях, кажется, об этом ничего не знают. Специалисты в области молекулярной биологии (новой научной дисциплины, постепенно вытесняющей известные всем ботанику и физиологию растений) почти всегда работают с сеянцами модельных растений (самое известное из них – резуховидка Таля, Arabidopsis thaliana, настоящая звезда в современной лабораторной практике), выращиваемых не в почве, а в геле или какой-то другой прозрачной среде, содержащей все необходимые для роста компоненты. В такой среде легче анализировать поведение растений, поскольку среда прозрачная и можно контролировать состав получаемых растением питательных веществ. Такие исследования действительно внесли значительный вклад в изучение растений, но в данной системе остается упомянутая выше проблема. При такой постановке эксперимента корни почти всегда остаются на свету, а это совершенно неестественно для растений и, понятное дело, вызывает у них стресс. При выращивании растений в геле корни растут чрезвычайно быстро, безуспешно пытаясь скрыться от раздражающего источника света. Этот быстрый рост обычно приписывают хорошему здоровью растения, поскольку, исходя из логики экспериментаторов, процветающее растение дает больше корней. Однако на самом деле все наоборот: корни растут быстро, поскольку пытаются убежать. Здравый смысл подсказывает, что корням нужно находиться в темноте, а не на свету, как листьям.

Но к темноте стремятся не только корни. В строго определенное время года даже надземные части некоторых растений «закрывают глаза»: осенью многие листопадные деревья сбрасывают листья. Но ведь в листьях сконцентрировано основное множество светочувствительных рецепторов растений, где осуществляется фотосинтез. Что же происходит с растением, когда с него облетают листья? Точно то же самое, что происходит с животным, когда оно закрывает глаза: оно отдыхает.

Листопадные растения типичны для климатических зон со сравнительно холодными зимами. В тропиках и субтропиках с мягким климатом и постоянным количеством солнечного света листопадные растения не встречаются. Здесь преобладают вечнозеленые растения. Но в регионах с умеренным или континентальным климатом смена жаркого летнего и холодного зимнего сезонов влияет на поведение растений точно так же, как и на поведение животных. Мы знаем, что там, где зимы особенно холодные, некоторые животные впадают в спячку, что позволяет им пережить холод и недостаток пищи. Сон – очень эффективный способ преодолеть трудное зимнее время. Он насколько эффективен, что растения избрали ту же стратегию. При наступлении первых холодов листопадные растения начинают терять листья – самую чувствительную и подверженную замерзанию часть организма – и впадают в зимнюю спячку. В мире растений этот периодический сон, защищающий организм от неприятных климатических воздействий, называют «покоем», однако суть этого состояния в точности такая же, как зимняя спячка в мире животных. Растения замедляют свой жизненный цикл, «закрывают глаза», спят всю зиму и просыпаются весной, формируя бутоны и новые листья, которые «открывают глаза».

Обсуждая проблему зрения у растений, мы обязательно должны упомянуть Готлиба Хаберланда (1854–1945), теории которого взбудоражили научный мир в середине прошлого века. Этот великий австрийский ботаник выдвинул гипотезу, которую не смог проверить экспериментальным путем: он предположил, что клетки растительного эпидермиса функционируют как настоящие линзы, позволяя растениям различать не только освещенность, но и форму предметов. Ученый считал, что растения используют эпидермальные клетки точно так же, как мы используем роговицу и хрусталик глаза, чтобы получать реальные изображения окружающих предметов.