Чувств органы у растений*
Рис. 1. А — «осязательные поры» в кожице тыквенного усика, вид сверху. В — одна такая пора в поперечном разрезе при большем увеличении. С — «осязательный сосочек», оболочка которого тонка на верхушке.
Сквозь толщу оболочки от поры идет внутрь клетки суживающийся канал. Благодаря тонкости оболочки, над поровым каналом протоплазма, выполняющая его, весьма легко подвергается деформациям при прикосновении к усику. Как на приспособление, увеличивающее резкость этих деформаций, надо смотреть на маленькие кристаллики щавелево-кальциевой соли, встречающиеся нередко в поровом канале таких клеток (см. рис. 1, В). Далее, у различных энтомофильных растений, цветочные органы которых способны производить активные движения, имеются разнообразно устроенные «осязательные волоски». В простейших случаях это сосочки (см. рис. 1, С), оболочка которых очень тонка на верхушке, представляя место восприятия механических раздражений. В других случаях остается тонким лишь узенький участок оболочки, опоясывающий основание волоска. Этот узенький участок является как бы шарниром, вокруг которого сгибается волосок; верхняя же часть волоска, лишенная гибкости благодаря толщине своей оболочки, играет роль рычага, улавливающего прикосновения и передающего их воспринимающему участку протоплазмы. Такие приспособления Габерландт назвал стимуляторами. У мимозы и у насекомоядных растений «органы осязания» представляют собой точно так же волоски, но устроены они сложнее. Так, у мимозы (см. рис. 7 на приложенной таблице) «осязательный волосок» состоит из длинной щетинки — стимулятора, составленной из многих толстостенных клеточек. У основания щетинки лежит группа тонкостенных клеточек, расположенная наподобие пробки под пластинкой пробочного пресса. Каждое движение, сообщенное стимулятору, тотчас же передается группе чувствительных клеточек. Наконец, на рис. 8 изображен наиболее сложный осязательный волосок у растений, именно «осязательная щетинка» Венериной мухоловки. Шарнир, около которого сгибается щетинка, имеет вид кольцевого желобка, опоясывающего щетинку недалеко от ее основания. Желобок этот образован углублениями в наружных стенках одного слоя крупных чувствительных клеточек. При сгибании волоска наиболее энергичную деформацию будет испытывать протоплазма, выстилающая изнутри углубления в стенках этих клеточек; она и является, по-видимому, местом восприятия раздражений. В непосредственной связи с вопросом об органах чувств стоит вопрос о существовании приспособлений для передачи раздражения по телу растения. Такая передача во многих случаях является несомненным фактом, подтвержденным экспериментальными исследованиями (см. «Фототропизм»). До последнего времени путями передачи раздражений считали лишь «плазмодесмы», тончайшие плазматические нити, проходящие сквозь толщу оболочки соседних клеточек и соединяющие непосредственно их живые протопласты. И лишь сравнительно недавно Б. Немецом была сделана попытка указать специальные приспособления для передачи раздражений по растению. Изучая распространение «трауматропной» реакции (в ответ на повреждение) в кончике корня, Немец заметил внутри определенных клеточек тонкие волоконца, идущие от одного конца клетки, параллельно ее длинной оси, до другого конца (см. рис. 1—6 на таблице).
ОРГАНЫ ЧУВСТВ У РАСТЕНИЙ.
1—6. Волоконца внутри корневых клеточек, служащие для передачи раздражения. 1) Две клетки из корня лука; 2) Волоконца и ядро из корневой клетки тыквы; 3) Центральный ряд клеточек корня у папоротника Aspidium decussatum; 4 и 5) Разрезы ядер у того же папоротника; тесная связь ядер с волоконцами; 6) Схема прохождения волоконец в корневых клеточках лука. Увелич. Рис. 7. Нижняя часть «осязательного волоска» у мимозы; увелич. Рис. 8. Нижняя часть «осязательной щетинки у Венериной мухоловки (Dionaea muscipula), g — вдавление на чувствительных клеточках, являющееся шарниром, по которому сгибается щетинка. Увелич.
Волоконца эти в соседних клетках довольно точно соответствуют одно другому, являясь как бы продолжением друг друга. Ясно различимы они именно в том участке корня, по которому, согласно современным воззрениям, происходит передача геотропических раздражений от «чувствующей» к «двигательной» зоне корня. С другой стороны, и распространение трауматропной реакции по корню оказалось зависимым от целости этих волоконец. Все эти доводы заставили Немеца предположить, что мы имеем здесь дело с приспособлениями для более совершенной и более быстрой передачи раздражения по клетке. Что же касается передачи его от одной клетки к другой, то Немец склонен приписывать его плазмодесмам, так как констатировать прохождение своих волоконец сквозь оболочку Немецу не удалось. Схема строения проводящей раздражения цепи клеток изображена на рис. 6. Волоконца эти обнаруживают некоторое тяготение к клеточному ядру; они либо оплетают его (рис. 2), либо ядро, принимая лопастную форму, охватывает волоконца своими лопастями (рис. 4 и 5). Действительное существование таких волоконец было вскоре подтверждено другими исследователями, истинное же назначение их является все же весьма спорным.
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890—1907 .
Источник
Чувства растений
Многие ученые провели исследовательские работы и установили, что растения также как и люди обладают пятью органами чувств: слух, обоняние, вкус, осязание и зрение. Конечно их чувствительность, функциональность и устройство отличается от человеческих органов чувств.
Зрение – свет в жизни любого растения играет очень важную роль. Чтобы подобрать оптимальное расположение, которое обеспечит хорошее освящение, листья растения должны видеть. Все мы не раз убеждались, что поставив растение в одном положении, через некоторое время оно меняет его на другое — по направлению к источнику света поворачиваются листья, цветы. К примеру, подсолнух всегда разворачивает свое соцветие к солнцу. Однако и другие представители зеленого царства обладают такой способностью, благодаря имеющимися на их теле фоторецепторами.
Растения в отличие от человека видят свет не только в видимой области спектра, но и в инфракрасной. На теле человека не обнаружено зрительных кожных рецепторов, однако все же присутствует какая-то кожная рецепция. Просто имея глаза – великолепный орган зрения, человек не нуждается в каком-либо кожном зрительном рецепторе. У растений нет глаз, но за то у них имеются отдельные фоторецепторы, располагающиеся по поверхности его тела.
Осязание – достаточно сильно развит этот «орган» у растений — хищников и вьющихся растений. Чарльз Дарвин наблюдал, как приходит в движение лист росянки под действием шелковинки, вес которой составлял всего 0,25 мг. Причем реакция растения была стремительна. Дж.Ч. Бос (индийский ученый) определил, изучая тропическую мимозу нареакцию на прикосновения, что реакция запаздывает всего на 0,1 секунды.
Вкус и обоняние имеют для растений огромное значения. Для поиска в земле корнями пищи им необходим вкус, а для приема информации через воздух они используют обоняние.
Как говорил Аристотель – «Для растения корень– то же самое, что для человека рот». Необходимо развитое чувство вкуса для определения полезных и вредных веществ в земле. Определяя полезные вещества в почве, растение определяет более выгодное направление своего роста. Для хорошего роста растению необходимы многие микроэлементы и комплекс минеральных веществ. Причем если не хватает какого-либо вещества, то избыток всего остального не восполнит пробела. Чтобы решить задачу полноценного питания корни растения должны выделять определенные ферменты, а чтобы определить, какие именно необходимы ферменты, надо провести детальный анализ состава почвы, который осуществляется вкусом.
В 1 см3 земли может содержаться до 2 км грибковых нитей и до 10 000 000 бактерий! В результате установления связи корневой системой растения с окружающей средой решается проблема питания.
Например, полезные микробы — азотобактерии растения добывают из воздуха, получая для себя помощь в создании жилища – клубеньков. Нейтральные идут растениям в пищу, доставляя необходимые ему аминокислоты, белки и другие вещества, а вредные уничтожаются. По такой же схеме происходит и питание человека в пищеварительном тракте, где присутствуют постоянно примерно 400 видов бактерий.
Обоняние – для обмена информацией, как между собой, так и между окружающим миром растения эффективно применяют пахучие вещества.
Слух – в разных странах во многих лабораториях были проведены многочисленные опыты, доказывающие, что растения способны реагировать на звуки и в том числе на музыку. Посвященных этому примеров очень много и их можно найти в книге «Музыка растений» автора А.П. Дуброва. Растения очень любят музыку, однако вкусы у различных растений – разные. Популярностью пользуются композиции Вивальди и Баха. Большинство растений сентиментальны и любят индийские мелодии, во время звучания музыки их стебли тянутся к динамикам. Большинству растений нравится звучание флейты. Среди растений ни нашлось, ни одного вида поклонников рок-музыки, при ее звучании листья мельчают, ростки хиреют, отклоняются от источников звука стебли.
Любимые звуки мелодий влияют благотворно на развитие растений – увеличивается не только их рост, но и повышается урожайность (примерно в 1,5-2 раза). Некоторые авторы даже попали в книгу рекордов Гиннеса с помощью хорошего подбора музыки для растений. Американцу Норману Галлагеру проживающему в городе Коллинза удалось вырастить дыню весов в 278 кг. Его супруга не была удивлена такому успеху, по ее словам муж жил с дыней на грядке – он с ней разговаривал и даже целовал. Дан Карлсон, американский фермер вырастил длиной в 180 см страстоцвет пурпурный (обычно это растение небольшого роста). Он с особой тщательностью подбирал музыкальный репертуар, наблюдая за растением, и остановился на скрипичных произведениях, которые напоминали пение птиц.
Для развития растений музыкальная стимуляция очень популярна, однако для достижения подобных рекордов необходимы еще питание и оптимальный уход.
Развитие растений с помощью музыкальных композиций объяснить очень просто. Частота собственных колебаний ферментов: активные белки, которые активизируют и ускоряют внутриклеточные биохимические процессы, соответствуют частотам звуков музыки. Кроме этого удивительным образом строение ферментов совпадает с музыкальным звукозарядом. Таким образом, получается, что для растений музыка – это дополнительные ферменты. Из этого следует, что растения способны общаться между собой и окружающим миром на языке звуков. Установлено, что они, реагируя на изменение окружающей микрофлоры, издают специфические потрескивания.
У человечества есть основание надеяться, что со временем можно будет беседовать с растениями. Поскольку доказательств, в том, что растения понимают человека очень много.
Поговорим коротко и о других чувствах зеленых представителей. О чувстве гравитационной ориентации растений думаю, смогли убедиться многие. Как бы вы не посадили семя в почву, например, вверх корнем, а вниз ростком, то спустя какое-то время вы убедитесь, раскопав почву, что корень изогнулся и растет вниз, а вверх – росток.
Жизненно важное значение для любого растения имеют и параметры окружающей среды, например, такие как влажность и температура. Поскольку они обладают чувствительными гигрометрами и терморецепторами.
Зеленым представителям также свойственны чувства сопереживания, голода, жажды и боли. Они даже обладают памятью.
Получая информацию от всех органов чувств, растения реагируют своими действиями на нее, для этого у них имеются: двигательная (локомотивная), гормональная и нервная системы. Пучки-волокна играют роль нервной системы, по ним распространяются сигнальные электрические импульсы, подобные тем, что распространяются у человека в нервных клетках. Однако скорость их распространения гораздо ниже, чем у человека (примерно в 10-20 раз). Двигательными реакциями управляют гормоны растения – тургорины. Движения, которые у человека выполняются при помощи мышц, у зеленых представителей происходят путем изменения внутри клеток гидростатического давления.
У растений органы чувств устроены несколько иначе, чем у человека или животных, однако реакция на получаемую информацию и на внешние раздражители подобна реакции человека или животного в пределах их возможностей. Растения обладают мускулами, нервами и гормонами. Они также как и мы страдают от боли, голода, жажды и по- своему сигнализируют об этом. Только, к сожалению, мы не можем еще разобраться во всех сигналах, кроме простейших.
Источник
Какие органы чувств есть у растений
А.Меркулов, инженер.
Перепечатывается из журнала
«Наука и религия», N.7, 1972 г., стр. 36-37.
Жизнь, живое таит в себе еще немало загадок, нераскрытых тайн, возможностей. Церковь, защитники религий самых разных направлений всегда стремились использовать это для утверждения идеи бога, сверхъестественного начала в проявлениях жизни. Однако развитие науки оставляет для этого все меньше возможностей. Вот еще один пример того, как современная наука, ведет наступление на секреты природы.
Более 150 лет назад итальянский ученый Луиджи Гальвани установил, что живая ткань реагирует на электрическое воздействие. Это важное открытие дало основание предположить, что живая ткань может на только проводить электрический ток, но и сама вырабатывать электричество. Позднейшие исследования подтвердили это предположение. Сравнительно недавно было установлено, что электрические токи, вырабатываемые живой тканью, возникают в нервных клетках, обслуживающих органы чувств человека и животных, в ответ на раздражения, вызываемые светом, звуком, запахом и т.д.
Новая область науки — электрофизиология, изучающая электрические процессы, протекающие в живых организмах, приоткрывает сегодня занавес над многими скрытыми ранее процессами. Современные приборы не только дали возможность ученым измерять электрическое поле некоторых важных органов человека и животных (скажем, сердца и головного мозга), но и помогли открыть так называемый «электрический ландшафт» — силовые поля, рождаемые живой и неживой природой. Высокочувствительный прибор — зондирующий усилитель, например, позволил услышать «электрические голоса» деревьев и кустарников.
Этот прибор имеет сегодня, по мнению ученых, особое значение. Ведь до сих пор наука не имела точного представления о том, как растения реагируют на электромагнитные поля. А теперь появилась возможность наблюдать их специфическую реакцию на изменяющиеся электрические условия среды и электромагнитные возмущения.
Оказывается, наши зеленые друзья могут не только «говорить», но и в буквальном смысле слова «кричать». В этом нетрудно убедиться, побывав в лаборатории заведующего кафедрой физиологии растений Московской сельскохозяйственной академии имени Тимирязева профессора И.И.Гунара. Ячменный побег «возопил», когда лаборантка опустила его корень в горячую воду. Правда, при этом никаких звуков не было слышно — «голос» растения уловил чуткий электронный прибор, который подробно рассказал о «невидимых миру слезах» на широкой бумажной ленте: перо прибора, судорожно дрожа, резкими рывками металось по белой дорожке. В то же время, внимательно наблюдая за растением, мы не заметили никаких внешних признаков того, что оно «страдает». У ячменного побега, как принято выражаться, был бодрый вид, листочки его не сникли и были по-прежнему зелены.
Интересные эксперименты проделал молодой ученый Виталий Горчаков. Из стебля тыквы он выделял токопроводящие пучки и присоединял к ним микроэлектроды. Затем разными способами раздражал корень растения, например слегка надрезая его. На расстоянии 30-40 сантиметров от места раздражения в считанные секунды появлялся электрический импульс: на экране осциллографа возникал всплеск.
Как известно, у растений нет такой нервной системы, органов чувств, как у животных. Тем не менее они реагируют на внешнюю среду. Какие же у них физические раздражители, как они действуют? Чтобы выяснить это, американские ученые поставили такой эксперимент: автоматический механизм в момент, выбранный датчиком случайных чисел, опрокидывал чашку с крошечной живой креветкой в кастрюлю с кипятком. Рядом с кастрюлей стоял филодендрон, на листья которого были наклеены электроды. Самописец при этом вел непрерывную запись. Оказалось, что в тот момент, когда выброшенная в кипяток креветка погибла, у цветка была зарегистрирована «эмоциональная» реакция. В то же время было замечено, что растение может постепенно «привыкать» к трагическим событиям, например перестает обращать внимание на часто повторяющиеся угрозы.
Интересный факт обнаружили ученые Казахского государственного университета. Они установили, что растения изменяют свои электрические параметры в зависимости от психического состояния человека. Домашние растения, как отмечено во время многократных опытов, чутко реагируют на болезнь хозяина, даже на изменение его настроения.
Сотни опытов, проделанных в научных лабораториях, подтверждают, что в растениях существуют электрические импульсы, похожие на нервные импульсы человека. Эксперименты эти свидетельствуют и о том, что координация внутренних процессов, уравновешивание их с внешней средой осуществляется у растений при помощи сложной раздражимой системы, под контролем которой находится вся их жизнедеятельность.
Изучая электрические явления в растениях, ученые также установили некоторые особенности их поведения в зависимости от внешней среды. Было известно, например, что если чрезмерно продлить световой день, то растение устаёт, начинает нуждаться в ночном отдыхе. Это, кстати, подтверждает давнюю мысль о том, что у растений, как и у человека и животных, есть свои ритмы жизни. Современные электронные исследования подтвердили это. Они показали также, что корень растения напоминает сердечную мышцу: он сокращается, и у него имеются фазы возбуждения и торможения. Растения хорошо чувствуют свет и при помощи специальной системы могут быть своеобразным живым реле — включать и выключать электричество в теплице.
Установлено также, что в растении заложены и элементы «памяти». Так, когда корень фасоли после нулевой температуры погрузили в воду с комнатной температурой, предыдущие колебания на ленте самопишущего прибора затухли не сразу — растение еще помнило холод и вело себя настороженно.
Американский криминалист К.Бакстер проделал интересный опыт, наглядно продемонстрировавший наличие памяти у растений, — смоделировал «преступление». В комнату, куда поместили два цветка, по очереди входили шесть человек. Один из них уничтожил растение. Кто стал «убийцей»? Бакстер подсоединил электроды к оставшемуся в живых филодендрону, а затем шесть подозреваемых опять входили в комнату один за другим. Когда появился «убийца», «свидетель-цветок» дал «эмоциональную» реакцию, демонстрируя отличную память.
Следует напомнить, что о памяти растений ученым было известно задолго до этих опытов. Так, уже давно было отмечено, что она проявляется тогда, когда затрагиваются важные для жизни растения механизмы. Но подтверждение этого при помощи электрических сигналов, подаваемых самим цветком, получено лишь недавно. К тому же в данном случае речь идет о «долговременной памяти» растений.
Ученые успешно исследовали и их «кратковременную память». Оказалось, что огурцы, фасоль, картофель, пшеница, лютик прекрасно запоминают частоту вспышек ксено-водородной лампы. После своеобразного «обучения» (серии световых импульсов) растения воспроизводили заданный ритм с исключительной точностью. В процессе эксперимента было выявлено, что время запоминания у разных растений различно: например, лютик «помнил» световой ритм в течение 18 часов.
Выяснив все это, ученые попытались выработать у растений «условные рефлексы». Около филодендрона помещали какой-нибудь минерал и «наказывали» цветок ударом электрического тока. Затем камень убирали и растению давали некоторое время жить спокойно. Потом все повторяли вновь. Вскоре филодендрон начинал «эмоционально переживать», когда минерал оказывался рядом, хотя удара электрического тока при этом и не было. Таким путем сделана весьма успешная попытка «научить» растения отличать руду от пустой породы.
Заглядывая в будущее этой области науки, ученые уже сегодня видят некоторые ее реальные контуры. Если удастся, например, до конца разгадать механизм деятельности «нервной системы» растений, то можно будет решить заманчивую проблему управления их ростом. Эти смелые выводы созвучны мыслям выдающегося советского физика академика А.Ф.Иоффе, который говорил, что, применив в агрофизиологии тончайшие методы физики, химии и математики, человек овладеет внутренними процессами живого организма и станет хозяином взаимодействия растений с внешней средой. Присоединенные к растениям специальные микроэлектроды через тонкий электронный прибор точно покажут нам, чего в данный момент не хватает фруктовому саду, винограднику, хлебному полю.
В Красноярском институте физики уже теперь автоматически регулируют рост хлореллы — одноклеточной водоросли. Опыты продолжаются, идут от простого к сложному. И нет сомнения, что в недалеком будущем ученые смогут управлять ростом не только простейших, но и высших растений.
Заманчива также перспектива дистанционного управления полеводством. Научившись «понимать» растения, человек, может быть, создаст автоматические установки, которые сами будут следить за полями, с тем, чтобы в любой нужный момент обеспечить их всем необходимым. Недалек и тот день, когда ученые создадут стройную теорию приспособления и устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды, теорию общих закономерностей их ответных реакций на различные раздражители, а также на стимуляторы и гербициды. Как видим, наука сегодня находит новые пути исследования нашего зеленого друга. Некоторые его загадки уже решены. Это дает нам основание столь уверенно говорить о том, что наверняка наступит такое время, когда с помощью высокочувствительных приборов человек будет «беседовать» с растениями и они «расскажут» ему о всех своих нуждах и желаниях.
Источник