Когда семя прорастает, развивается, превращается в растение, цветет и дает плоды — это означает, что оно чувствительно к условиям окружающей среды. Растительный бум, который происходит весной, показывает, что растения подчиняются точным циклам, заложенным в генах. Деревья имеют не только осязательную чувствительность, что было известно уже довольно давно (попробуйте сдавить лист дерева и посмотрите, что произойдет впоследствии), но и химическую, вместе с «ощущением» света и температуры.
Этим образом, деревья могут оценивать длительность светового дня и температуру воздуха, адаптируясь и направляя в соответствии с этим свой рост. Рана, стресс или болезнь запускает особые защитные механизмы. Информация об их действии и сигналы об условиях окружающей среды передаются от одной клетки к другой, от дерева к дереву, и даже от дерева к другим существам. Эта информация выражается в движениях, направлении роста и изменении метаболизма.
Осязание
Любое растение реагирует на малейшее прикосновение.
Более того, есть около 1000 видов растений, реакция которых почти мгновенна — это например, плотоядные растения, которые мгновенно запирают свои ловчие камеры, чувствительные растения вроде мимозы, сбрасывающей свои листья, или крапива, теряющая свои стрекательные волоски. У других видов растений, а их около четверти миллиона, реакция не настолько быстрая. При малейшем прикосновении, даже насекомого, растение Sparrmannia открывает свои цветы, давая возможность кросс-опыления.
Некоторые растения из семейства огурцовых уменьшают длину черенка, увеличиваются в диаметре и деревенеют на двое суток, если слегка потереть их. Все деревья реагируют на физическое воздействие ветра и дождя, наклоняясь и изменяя жесткость своего ствола и веток, чтобы увеличить устойчивость.
Некоторые бобовые имеют специальный нарост в основании листа. Этот орган включает возможность быстрых движений (менее чем за секунду), как реакцию на прикосновение и изменение освещения. Чувствительное растение требует около получаса, чтобы вернуться в первоначальное «медленное» состояние, особенно после повторяющихся воздействий — дрессировки. Темнота вызывает складывание листьев у клевера и других растений, или, наоборот, распускание у пасленовых.
Зрение
Фоторецепторы растений чувствительны не только к количеству принимаемого света, но и к его качеству. В зависимости от света растение изменяет свое положение, направление, наклон и даже рост. Одни рецепторы чувствительны к красному цвету, другие к голубому или ультрафиолетовому. Также они распознают темно-красный и светло-красный цвет, который присутствует в дневном свете. Для чего это надо? Светло-красный цвет стимулирует прорастание семян и синтез хлорофилла, но ухудшает рост стебля. А под плотной кроной дерева есть избыток темно-красного цвета, и в этом случае баланс роста смещается таким образом, что стебель (ствол) начинает интенсивно расти, чтобы выйти из тени. Теперь я понимаю, почему в ровном стройном лесу все деревья стремятся расти вверх, причем те из них, которые стоят выше всех, прекращают вертикальный рост.
Та же ситуация случается, когда деревья стоят слишком плотно. В природе конкуренция за свет очень полезна, но с точки зрения урожайности она вредна, так как забирает силы растения на рост ствола, вместо роста листьев и семян.
Элемент, который придает растению чувствительность к интенсивности освещения и направлению синего цвета называется криптохром. Он отвечает за процесс открытия особых пор в листьях, через которые дерево «дышит» и производит газообмен. Благодаря этим рецепторам комнатные растения, если их поставить на окно, поворачивают свои листья перпендикулярно источнику дневного света.
Первые фоторецепторы, чувствительные к синему цвету, были открыты в 1993 году у растения Arabidopsi. Эти рецепторы очень похожи на те, которые помогают видеть мухам, мышам и ... человеку. Они также представляют собой особый вид универсальных биологических часов в живом мире, синхронизирующих процессы во всех живых существах в течение суток, образуя так называемый суточный ритм. Криптохром присутствует даже в бактериях, играя роль защитного элемента их ДНК. В деревьях он контролирует, ко всему прочему, процессы роста и цветения.
В некоторых «коллективных» растениях, например лилиях, цветение зависит от суммарной температуры всех растений. Как многие другие виды (от пшеницы до оливок), лилия должна пережить зимний холод, чтобы зацвести весной. Причем цветы ее очень чувствительны к колебаниям температуры. Достаточно одного градуса, чтобы цветок закрылся. Такое же явление есть и в пустынных растениях — там кроме всего прочего вырабатывается особый протеин, играющий роль защитного термоизоляционного покрытия для цветков и стеблей растения.
Кроме того, растения могут ощущать наличие питательных веществ в почве, направляя свои корни в нужную сторону.
Вкус
После «пробования на вкус» химических следов агрессора, дерево начинает с ним настоящую химическую войну. Наиболее чувствительные в этом отношении деревья создают прочный барьер между нападающим (вирусом, бактерией или грибом) и неповрежденными клетками, убивая поврежденные. Испускаемые деревом химические сигналы мобилизуют все его защитные силы, активируя механизмы в наиболее отдаленных участках. Например, после уничтожения гусеницами мотылька большинства своих листьев, дерево Zeiraphera diniana включает длительный защитный механизм, заставляя новые листья расти небольшими и лишенными питательных веществ. Через пару лет колония насекомых погибает от голода.
Бук, атакованный тлей, начинает вырабатывать химические вещества, вызывающие ухудшение пищеварения у насекомых, такой себе антипурген. Сосна при атаке насекомых, выгрызающих отверстия в ее коре, начинает в больших количествах вырабатывать резиноподобное вещество, затрудняющее дальнейшее разрушение коры. Дуб в ответ на появление омелы на стволе начинает вырабатывать токсичные вещества, убивающие агрессора.
На сегодняшний день известно более 10.000 продуктов метаболизма растений, обладающих токсичным или отпугивающим действием, которые помогают растениям против насекомых. Среди этих веществ — алкалоиды, танины, пептиды и терпены. Еще, когда дерево в опасности, оно подает сигнал SOS. Впервые это явление было обнаружено у бобовых — когда растение начинают атаковать клещи, оно вырабатывает особое химическое вещество, приманивающее определенных насекомых, питающихся клещами. Даже обыкновенная кукуруза в случае нападения гусениц вырабатывает фермент, привлекающий особый вид ос, которые откладываю свои личинки в тела нападающих гусениц. Причем достаточно одной молекулы слюны гусеницы, чтобы включился такой механизм сигнализации. Еще один пример — табак вырабатывает летучее вещество, привлекающее еще один особый вид ос, если на него нападают гусеницы мотылька. Причем этот механизм не включается, если на табачных листьях находятся гусеницы другого вида, которые поедают кукурузные листья.
Один химик провел следующий эксперимент. Он решил исследовать, как ива реагирует на атаку гусеницы. Он поместил на одно дерево нескольких гусениц, второе осталось нетронутым. Через некоторое время листьями второго, нетронутого дерева, он накормил другую группу гусениц. Оказалось, что после поедания его листьев, гусеницы резко замедлили свой рост — листья оказались для них «невкусными» из-за особого вещества, которое выработало здоровое дерево, получив сигнал от пострадавшего.
Как это произошло? Оба дерева начали вырабатывать вещество, отталкивающее насекомых. Сообщение от пострадавшего дерева к нетронутому было передано с помощью этилена — газа, который обычно образуется при порче плодов. Другое дерево приняло этот химический сигнал и в его листьях начали вырабатываться специальные защитные вещества — танин, лигнин и другие. Другой способ передачи сообщения (резервный!) — с помощью ацетилсалициловой кислоты, или аспирина, который вырабатывается в коре ивы (salix означает ива на латыни). Кстати, похожий способ защиты имеет тополь. Когда дерево подвергается атаке, до половины всех защитных веществ, которые вырабатываются растением, направляются в листья, как наиболее уязвимую часть растения.
Кстати, еще одно применение такого защитного механизма с дистанционной передачей — защита во время цветения. Растения на ограниченном участке начинают цвести одновременно, чтобы снизить потери от насекомых. Тут действует принцип — всех не съедят, слишком много. Если бы растения цвели поочередно, они были бы легкой добычей для нападающих.
Растения-паразиты, в свою очередь, часто находят своих жертв «по запаху», выбирая особых. Растение повилика нападает на томаты, морковь, лук, цитрусовые, клюкву и даже некоторые цветы. Оно окутывает жертву сплошным слоем и таким образом убивает. Раньше ученые считали, что этот агрессор не ищет жертву, а нападает на что попадется, но в 2006 году были проведены исследования, которые показали обратное. Повилика имеет чувствительные хеморецепторы — клетки, с помощью которых оно «вынюхивает» жертву и начинает расти в ее направлении. Оно даже может давать предпочтение наиболее «вкусно пахнущим» экземплярам!
Когда повилика находит жертву, она начинает быстро расти, обертывая растение, впуская иглы в стебель и листья жертвы, с помощью которых забирает у того воду и питательные вещества. Так как семена повилики имеют только небольшой запас питательных веществ, они должны очень быстро найти жертву, или они погибнут. В результате опытов оказалось, что 80% семян начинают расти в сторону томата, и скоро атакуют его. Если же поместить семя повилики между томатом и пшеницей, оно некоторое время совершает круговые движения, приближаясь больше к томату, после чего по-любому нападает на бедное растение.
Слух
Что насчет слуха у растений? Многие любители растений утверждают, что те любят слушать определенную музыку, под звуки которой лучше растут. Некоторые фермеры считают, что если прокручивать, скажем, огурцам и перцу спокойную музыку, то урожайность заметно повышается. Что тут можно сказать? Исследователи не смогли пока опровергнуть эти утверждения, так что все впереди...
Замечайте эти чудеса и живите в согласии с Природой!
Комментариев нет:
Отправить комментарий