Что чувствуют деревья?
Могут ли чувствовать деревья? Что они ощущают? Имеют ли они возможность слышать или видеть? На первый взгляд вопросы вроде бы странные — понятно, что дерево это кусок древесины, растущий вертикально, на котором есть ветки с листьями и иногда плодами. Это если очень по-простому. А если серьезно, то ученые до сих продолжают получать доказательства, что растения имеют органы чувств. Понятно, что большинство растений обладают фоторецепторами, которые указывают им направление на источник света — солнце, в чью сторону они обычно растут. А еще любая домохозяйка, выращивающая дома цветы в горшочках, скажет вам, что они не только «видят» таким образом, но еще и слышат и все понимают, и даже тонко чувствуют настроение хозяйки. Что же дальше?
Деревья не имеют сложной нервной системы, подобной, например, человеческой, но тем не менее они могут «чувствовать». 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.
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.
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. Специалисты, изучив это явление, вывели особые сорта растений (например, некоторые сорта табака), которые не реагируют на дневной свет, постоянно увеличивая свою продуктивность.
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. (вот как!). 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. Интересно, а чем еще занимается этот элемент, скажем, в человеке.
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. Я сейчас это пишу и сам удивляюсь, как сложно все организовано в мире растений, что уж говорить про животных.
Кроме того, растения могут ощущать наличие питательных веществ в почве, направляя свои корни в нужную сторону. Рассыпьте мешок селитры в двух метрах от дерева — через некоторое время корни его появятся именно в этом месте.
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.
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.
Я просто сильно удивлен, как мало я знаю о природе. Оказывается, столько чудес происходит рядом с нами.
Источник
Деревья разумны: они страдают и умеют любить
Человечество не привыкло рассматривать растительный мир как одну из цивилизаций живых существ. Деревья являются для людей подобием универсальной валюты, испокон веков обеспечивая кровом, теплом и питанием.
Пожалуй, пришло время переосмыслить наше отношение к растениям и перестать смотреть на эти чудесные создания природы исключительно с точки зрения получения материальных благ. Пора заглянуть им в душу.
Одним из первых это попытался проделать немецкий эколог-натуралист и писатель Петер Воллебен, который более 20 лет жизни потратил на изучение процессов взаимодействия между растениями.
Петер посвятил себя лесному делу и, начиная с 2006 года, трудился лесником в управлении лесного хозяйства в горах Айфель (Эйфель) на юго-западе Германии. Сначала будущий ученый занимался заготовкой леса для производства пиломатериалов, но постепенно смог приступить к реализации своих собственных представлений об экологических и экономических принципах защиты природы.
Благодаря природной любознательности и наблюдательности, Воллебен начал обращать внимание на закономерности, существующие в жизни растений, делая одно открытие за другим.
Растения и эмоции
Наблюдая за природой, ученый пришел к выводу, что растения обладают способностью проявлять эмоции и им присущи такие чисто человеческие чувства как любовь, боль, страх. По его мнению растения обожают общаться и способны проявляют заботу друг о друге. При этом они легко взаимодействуют, передавая информацию посредством вкусов, запахов и электрических импульсов.
Результаты своих исследований Петер Воллебен опубликовал в двух книгах: «Тайная жизнь деревьев. Что они чувствуют, как они общаются — открытие сокровенного мира» и «О чем шумит лес». Кроме того, по итогам проделанной работы, он вместе со знаменитым британским экологом Сьюзен Симард отснял документальный фильм, получивший название «Разумные деревья».
Растения и взаимопомощь
Петер давно обнаружил, что деревья способны оказывать друг другу помощь. Однажды прогуливаясь по лесу, он наткнулся на огромный и почти полностью сгнивший пень. Рядом находился хорошо сохранившийся разлогий ствол, часть которого, как оказалось, до сих пор была живой!
Состояние пня явно указывало на то, что дерево было срублено давно, не менее 400-500 лет назад. Без корневой системы и наличия листвы, способной обеспечивать процесс фотосинтеза, ствол никоим образом не мог все это время получать питательные вещества и влагу, но, тем не менее, он был жив. Как такое может быть?
Внимательно осмотревшись, Воллебен заметил, что срубленному дереву помогают выживать соседние растения. На протяжении несколько веков они переплетали свои корни таким образом, что сформировали вокруг упавшего дерева монолитный сложный комок, внешне напоминающий огромную грибницу. Со стороны это было похоже на расширенную нервную систему, которая включала, в том числе, и корни далеко стоящих деревьев.
То, что растения могут выживать благодаря взаимной помощи и поддержке утверждает и британский профессор Сьюзен Симард. Например, эколог считает, что растения способны использовать для поддержки своих собратьев сети, создаваемые симбиотическими грибами. С их помощью лесная экосистема может подпитывать ослабленные и молодые растения водой и углеродом.
Неужели у деревьев настолько сильно развита социальная составляющая? Оказалось, что да, если так можно выразиться, то им действительно присуще чувство коллективизма.
Дело в том, что каждый лесной массив постепенно формирует свою собственную уникальную экосистему, в которой отдельные растения, являясь членами сообщества, чувствуют себя наиболее комфортно. Находясь в массе, деревья создают особую микросреду, в которой сами способны регулировать температурный режим и уровень влажности.
Именно для сохранения благоприятного микроклимата лесное сообщество и стремится сберечь и сохранить каждое отдельно взятое растение. Поэтому даже ослабленные, старые и больные деревья поддерживаются их собратьями. Не зря ведь существует поговорка: «Дерево может быть настолько сильным, насколько силен лес вокруг него».
И, тем не менее, даже у растений степень поддержки может сильно отличаться. Например, одним деревьям сообщество может помогать на протяжении нескольких десятков лет, что на самом деле не так уж и много, а для других растений период оказания помощи может исчисляться несколькими столетиями.
Петер Воллебен сделал предположение, что продолжительность оказываемой помощи зависит от степени привязывания одного растения к другому. Ученый утверждает, что чаще всего рядом стоящие деревья не конкурируют друг с другом, а действуют как партнеры, то есть стараются формировать свои кроны таким образом, чтобы воздуха и света доставало и соседу. Более того, чаще всего такие «друзья» тесно связаны между собой и в физическом плане, поскольку их корневые системы обычно сильно переплетены. Поэтому соседи-приятели нередко и погибают вместе.
Так что, похоже, растения хорошо знают, что такое сотрудничество и истинная дружба.
Кстати, что касается сотрудничества, то еще в прошлом веке ученые, наблюдая за жирафами в условиях африканской саванны, заметили одну странную особенность. Кормовым объектом травоядных животных в саване является, в том числе зонтичная колючая акация. Так вот это дерево примечательно тем, что уже через несколько минут после того, как на его листву нападают жирафы, оно начинает активно выделять токсичные вещества. Животные, почувствовав вкус отравы, тут же перестают питаться и переходят к следующему растению. При этом ученые обратили внимание, что жирафы при смене кормовых объектов выбирают не вблизи расположенные деревья, а отходят на расстояние не менее ста метров.
Оказалось, что в случае возникновения опасности зонтичная акация подает сигнал тревоги, выделяя особый запах, который способны улавливать другие растения этого вида. Получив информацию о приближающейся угрозе, соседние деревья тут же приступают к активному выделению токсинов. Жирафы, зная об этой особенности зонтичной акации, просто пытаются выйти из зоны действия сигнала.
Кстати, взаимодействие и согласованность действий характерны не только для деревьев, но касаются всей экосистемы в целом.
В мире растений все, как и у людей, за исключением того, что далеко не каждый человек способен дать согласие на оказание безвозмездной помощи своему ближнему. Увы.
Растения — живые организмы?
Наблюдая за жизнью деревьев, Петер Воллебен сделал вывод, что они обожают общение и им на самом деле нравится находиться рядом друг с другом и даже обниматься.
Кроме того, ученый выдвинул предположение, что растения имеют развитое сознание и даже снабжены неким аналогом сердцебиения.
Гипотезу о наличии у деревьев сердцебиения поддержал и доктор Андрас Зилинский из Орхусского университета (Дания). В 2015 году ученый представил свои труд, в котором утверждает, что многие растения имеют аналог пульса.
При помощи лазерного сканирования Андрас в течение длительного времени изучал положение ветвей и листьев в различное время суток (исследованию были подвергнуты 22 разновидности деревьев и кустарников). В итоге ученому удалось определить, что водоснабжение внутри растений имеет не вид устойчивого постоянного потока, как было принято считать ранее, а происходит строго циклично и напоминает накачивание воды с помощью водяного насоса. При этом каждый новый цикл закачки может занимать от 2 до 6 часов.
Во время поднятия воды, ветви растений опускаются, а затем снова поднимаются. Этот процесс происходит очень медленно, поэтому незаметен для глаз, хотя амплитуда колебаний может составлять до 10 сантиметров.
Ну, чем не пульс?
А не так давно французским биологам удалось установить, что благодаря системе водоснабжения некоторые растения в стрессовой ситуации способны издавать высокочастотные ультразвуковые сигналы. Исследователи назвали их «криком о помощи». Во время сильной засухи приборы смогли зафиксировать звуки, которые, по мнению ученых, являются признаками наступления опасного уровня дефицита влаги.
Система водоснабжения внутри растений состоит из особых сосудов, которые ученые называют ксилемой. Так вот чтобы доставить воду к самой верхушке, дерево должно создать давление, в несколько раз превышающее атмосферное. В период сильной засухи, когда может ощущаться нехватка воды в системе, внутри сосудов может начаться самопроизвольный процесс образования воздушных пузырей (кавитация). Кавитация обычно сопровождается звуковым сигналом, который и смогли зафиксировать ученые.
Жизнь деревьев с точки зрения человека протекает в очень медленном темпе. Растения не терпят спешки, поэтому даже в случае крайней опасности, они физически не способны реагировать мгновенно.
Воллебен описывает защитный процесс, происходящий у растений следующим образом. В тот момент, когда на растение, к примеру, нападает гусеница, ткань в месте повреждения изменяется и начинает посылать электрические сигналы.
На самом деле эта модель оповещения очень похожа на ощущение боли у людей, только происходит она с более медленной скоростью. К примеру, если в человеческом организме сигнал о причиняемой боли передается, благодаря нервной системе практически мгновенно, занимая не более миллисекунды, то по растительным тканям похожий сигнал движется, лишь со скоростью 7 сантиметров в минуту.
Зато столь невысокая скорость реагирования на раздражитель компенсируется достаточно высокой точностью подаваемых сигналов. Ведь помимо запаха, растения способны изменять вкусовые характеристики листьев, целенаправленно насыщая место поражения специальными феромонами, которые призваны отпугнуть непрошенных гостей.
Кроме того, растения снабжены специальным инструментом, позволяющий им изолировать любой поврежденный участок. Например, пострадавшее от вредителей дерево способно локально блокировать поступление жизненно-важных элементов питания и влаги в конкретное место. Если в существующую рану даже попадут споры вредоносных грибов, вирусы или бактерии, инфекция будет заблокирована и не сможет распространиться по всему растению.
Обладают ли растения памятью?
Петер Воллебен не без основания утверждает, что растения имеют память.
Наличие памяти пытаются доказать и ученые-биологи из Торонтского университета (Канада). При изучении идентичных тополей им удалось определить, что различные образцы деревьев могут по-разному реагировать на погодные и климатические изменения. В ходе исследования ученые пришли к выводу, что отличия в реакциях обусловлены молекулярной памятью растений и не зависят от стартовой генетической составляющей.
В настоящее время работы по изучению этого феномена продолжаются.
Главная задача человечества состоит в сохранении экосистемы Земли
Петер Воллебен активно ратует за сохранение экосистемы планеты в ее первозданном виде, поскольку человек в результате ведения хозяйственной деятельности наносит ей непоправимый вред.
В качестве наглядного примера, чтобы показать, насколько уязвимым является наш мир, ученый часто приводит пример, произошедший в парке Йеллоустон в 1920-е годы прошлого века.
Напомню, что Йеллоустон является национальным биосферным заповедником, расположенным на северо-западе США, который находится под охраной ЮНЕСКО.
Так вот все началось с того, что охотники выбили на территории парка всех волков (кому-то показалось, что эти хищники слишком прожорливы).
Как только это случилось, природный баланс нарушился, в результате чего в заповеднике резко возросла численность лосей. Быстро растущее поголовье стало уничтожать зеленые насаждения и тут же из зоны исчезли животные, жизнь которых полностью зависела от наличия растительности. За несколько лет территория заповедника изменилась до неузнаваемости.
Однако прошло около 70 лет и волки благополучно вернулись. Уже в ближайшее время в парке снова зазеленели деревья, появились исчезнувшие животные и птицы, которые тут же заселили прибрежные заросли. Жизнь забила ключом, и заповедник ожил. Как оказалось, волки управляются с парковым хозяйством гораздо эффективнее людей.
Кстати, что касается животных, то работая лесником, Петер Воллебен не оставлял без внимания и проблемы, связанные с фауной, убедительно доказывая, что не только растения, но и братья наши меньшие могут испытывать страх, боль и способны на глубокую эмоциональную привязанность и скорбь.
В своей книге «Духовный мир животных» автор наглядно демонстрирует, что у зверей существуют знаковые системы, в той или иной степени аналогичные человеческому языку, но это уже материал для следующей статьи.
Источник