вания, при которых половина растения (причем, наиболее чувствительная половина) находится под землей.
Итак, как и многие животные, живущие в непосредственном контакте с землей, растения не нуждаются в ушах или других аналогичных органах, поскольку прекрасно слышат и без них.
Функционирование механочувствительных каналов можно проиллюстрировать простым примером.
Вы были когда-нибудь на дискотеке? Если были, вы наверняка ощущали внутри себя, где-то в животе, своеобразное эхо, производимое сильной вибрацией. Даже глухие способны ощущать звук таким образом (особенно мощные басы), поскольку тело колеблется под влиянием звуковых волн. Так что представьте себе, что для растений вся Земля – это круглосуточная дискотека. Они используют именно такой способ восприятия звука, но гораздо более сложным образом.
Изучение слухового восприятия растений ведется уже давно, как в лабораторных, так и в полевых условиях, и дает интересные результаты. Недавно лабораторные исследования показали, что звук влияет на экспрессию генов в растениях. Один винодел из Монтальчино в сотрудничестве с Международной лабораторией нейробиологии растений и при финансовой поддержке компании Bose (лидер в области звуковых технологий) уже более пяти лет выращивает виноград под звуки музыки. Результаты этого эксперимента удивительны: при музыкальной поддержке лоза не только лучше растет, но и раньше приносит плоды, которые по цвету, вкусу и содержанию полифенолов богаче, чем виноград, которому нечего слушать.
Более того, музыка отгоняет насекомых, поскольку дезориентирует их. Музыкальное сопровождение позволяет значительно сократить использование инсектицидов. Появилось новое направление сельскохозяйственной биологии – сельскохозяйственная фонобиология. В 2011 г. Европейско-Бразильское бюро по устойчивому развитию (EUBRA) включило этот проект в список из сотни других проектов, призванных изменить «зеленую экономику» в ближайшие 20 лет.
Удивляют ли вас подобные факты? Уже многие годы музыка используется для лечения больных при инсульте, коматозном состоянии, эпилептических приступах, а также при нарушении сна. Музыка помогает нам расслабляться и учиться, она возбуждает и возвышает, вызывает удовольствие или раздражение. По-видимому, даже коровы любят музыку (классическую), так что ее использование стало обязательным условием для выращивания японской породы коров кобе, от которых получают знаменитое мраморное мясо. Что касается современной музыки, каждый, кто занимается индивидуальным спортом, знает, что некоторые музыкальные произведения действуют лучше допинга, поэтому на международных соревнованиях, включая нью-йоркский марафон, запрещено слушать музыку в наушниках. И хотя эти выводы были проверены и подтверждены в научных экспериментах с растениями, мы до сих пор не знаем, почему музыка оказывает такое действие. Но очевидно, что растения не могут отличать один тип музыки от другого, не говоря уже о том, что у них есть какие-либо предпочтения.
Ясно, что на рост растений влияет не характер музыки, а частота звука. Некоторые частоты, особенно низкие (от 100 до 500 Гц), способствуют прорастанию семян, росту растений и удлинению корней, тогда как высокие частоты оказывают ингибирующее действие.
Более поздние эксперименты на подземных частях растений показали, что корни распознают гораздо более широкий диапазон звуковых волн, чем надземные части, и что колебания могут влиять на направление роста корней по так называемому механизму фонотропизма (от греч. phonos — звук и trepein – поворачивать). Так что корни тоже слышат и могут распознавать звуковые частоты. В зависимости от типа колебаний они решают, двигаться ли в направлении источника звука или от него. Зачем нужна растению эта способность? Пока мы точно не знаем, но у нас есть первые предположения, о которых стоит рассказать.
Всего несколько лет назад считалось, что растения могут получать информацию, прислушиваясь к колебаниям почвы, но сами не могут производить звук и, следовательно, передавать полученную информацию различным частям собственного организма. Однако в 2012 г. в Италии было выполнено исследование, в котором было показано, что корни могут издавать звук, хотя пока неясно, как они это делают.
Растения могут издавать звуки, хоть и непонятно, как они это делают.
Издаваемые корнями звуки назвали «кликаньем», поскольку они слышатся как «клик». По всей видимости, эти слабенькие звуки являются результатом разрыва достаточно прочной клеточной стенки, состоящей из целлюлозы, в процессе роста клеток. Эти звуки производятся растением непреднамеренно, но могут иметь очень большое значение. Данное открытие позволяет по-новому взглянуть на общение между растениями. Тот факт, что корни издают и воспринимают звук, может открыть доступ к изучению ранее неизвестных подземных путей передачи информации.
Более того, в соответствии с данными, опубликованными в 2012 г., корни растений демонстрируют организованное поведение, свойственное группам особей и подразумевающее наличие коммуникационных сетей между корнями отдельных растений, необходимых для эффективного зондирования почвы и направленного роста. Это огромное преимущество для того, кто не имеет возможности изменить локализацию в ограниченном пространстве. О поведении групп мы подробнее поговорим в главе 5.
Если в дальнейшем подтвердится теория о том, что корни используют звук для обмена информацией, это вновь кардинально изменит наши представления о возможностях растений.
И 15 других чувств!
Таким образом, растения обладают теми же пятью чувствами, что и мы: они видят, слышат, ощущают запах, вкус и прикосновение. Следовательно, в сфере сенсорного восприятия они ничуть нам не уступают. Более того, они гораздо чувствительнее нас и обладают еще как минимум 15 другими чувствами, которыми мы не располагаем.
Появление некоторых из этих способностей объяснить легко. Например, растения умеют с высокой точностью определять влажность почвы и идентифицировать источники воды даже на большом расстоянии. Они используют своеобразный измеритель влажности – гигрометр (от греч. hygros — влажность и metron — мера), что чрезвычайно полезно для определения количества воды и источников воды в почве. Легко понять, зачем растениям понадобилось такое устройство, которое для нас, способных двигаться, не имеет столь большого значения. Растения обладают и другими удивительными способностями, например чувствуют гравитационные и электромагнитные поля (которые влияют на их рост) и могут распознавать и измерять градиенты химических веществ в воздухе и в почве.
Некоторые из этих чувствительных механизмов сосредоточены в корнях, другие в листьях, а третьи распределены по всему растению, но все они удивительно сложно устроены. Так, растение способно локализовать и идентифицировать следовые количества химических веществ, которые нужны ему для роста или представляют опасность, даже на расстоянии нескольких метров от корней. Наш нос куда менее чувствителен! Корни растения, почуявшие питательное вещество, поворачивают в его сторону и растут до тех пор, пока не дотянутся до него и не воспользуются им. Напротив, если растения обнаруживают ядовитые вещества или другие опасные для растений и животных химические компоненты (такие как свинец, кадмий или хром, которых, к сожалению, в почве становится все больше и больше), корни начинают двигаться в противоположном направлении с максимально возможной скоростью.
Рис. 3–7 а-г. Примеры гравитропизма. Растения ощущают силу гравитации: корни растут вдоль гравитационного вектора, а стволы и побеги – в противоположном направлении
Эти свойства растений были известны уже на протяжении сотни лет и подробно исследовались. Однако цель этих исследований заключалась вовсе не в изучении чувствительности растений, ведь даже сегодня в рамках нашей культурной традиции растения воспринимаются не как чувствующие (способные к восприятию) существа, а как пассивные бесчувственные организмы, не имеющие почти никаких атрибутов представителей царства животных. Но, несмотря на нашу низкую оценку, благодаря своим удивительным возможностям растительный мир продолжает оказывать нам неоценимую помощь.
Мы знаем, что растения синтезируют десятки тысяч молекул, многие из которых используются в фармацевтике; они выделяют кислород и снабжают нас важнейшим строительным материалом (древесиной), а также являются источником энергетических ресурсов (ископаемого топлива), которые на протяжении столетий поддерживали наше технологическое развитие. Это бесценная помощь, не говоря уже о том, что растения – единственная реальная сила, способная избавить планету от антропогенных загрязнений.
Например, такие вещества, как трихлорэтилен (ТХЭ), используются в качестве органических растворителей в производстве пластмасс и в большом количестве попадают в воду, делая ее непригодной для использования. ТХЭ практически не разлагается и может сохраняться в неизменном виде на протяжении десятков тысяч лет – настоящий монстр среди ядов. Однако это вещество всасывается растениями и превращается в газообразный хлор, углекислый газ и воду. Короче говоря, разлагается.
Удивительная способность растений обезвреживать некоторые опасные для человека (и обычно производимые человеком) загрязняющие вещества и удалять их из воды и почвы используется в некоторых технологиях в рамках программы так называемой фиторемедиации. Подобные биотехнологические методы имеют высочайший экономический и технологический потенциал для регенерации почвы, но пока еще находятся в стадии разработки.
К сожалению, при той скорости, с которой мы позволяем исчезать различным видам растений, мы, возможно, теряем множество потенциальных решений для эффективной, недорогой и безопасной очистки планеты от загрязнений.
Глава 4Способы коммуникации растений
Представьте себе планету, на которой растения научились общаться между собой. В этом вымышленном мире они обмениваются информацией и даже объясняются с животными, в том числе с самым сложным видом – с человеком. На этой планете растения научились «говорить» с животными на их языке и могут попросить о помощи.