Прежде чем перейти к рассмотрению конкретного примера, давайте поговорим о функционировании устьиц – специфических структур на поверхности (обычно нижней) листьев. Эти небольшие поры осуществляют связь между организмом растения и внешней средой, как поры нашей кожи. Состояние каждого устьица контролируют две замыкающие клетки, которые заставляют его открываться или закрываться в зависимости от уровня влажности и интенсивности света.




Рис. 4–1. Структура устьица (вверху). С помощью этих небольших поверхностных пор листья захватывают углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, и выделяют пары воды. В нормальных условиях цикл открытия и закрытия устьиц (внизу) контролируется в зависимости от интенсивности света



Но роль устьица значительно сложнее, чем может показаться на первый взгляд. На самом деле поддержание равновесия в организме растения – совсем не легкая задача. С одной стороны, через устьица проникает углекислый газ (диоксид углерода CO2, необходимый для фотосинтеза), так что растению выгодно держать их открытыми, по крайней мере в дневное время. С другой стороны, при открытых устьицах растение теряет много воды.

Так что каждому растению приходится искать компромисс: держать ли устьица открытыми и синтезировать необходимые для жизни сахара, но при этом терять воду, или закрыть устьица, чтобы сохранить воду, но забыть о фотосинтезе. Это настолько сложная проблема, что для понимания того, как растения ее решают, применяются модели «коллективной динамики» или «распределенных вычислений», хотя может показаться, что они не совсем уместны для описания поведения растений.

Тем не менее растения справляются с этой задачей, умудряясь поддерживать равновесие между синтезом сахаров и сохранением воды – двумя жизненно важными функциями. Вот пример. Мощные лучи летнего солнца являются ценнейшим источником энергии для фотосинтеза (и для солнечных батарей). Однако в отличие от солнечных батарей, которые производят тем больше энергии, чем больше получают солнечного света, растениям приходится учитывать еще и фактор влажности. Вот почему в самые жаркие дневные часы устьица закрываются, лишая растение возможности активно проводить фотосинтез. Так растения предотвращают риск обезвоживания.

Представьте себе дерево (например, дуб или высоченную секвойю), корни которого внезапно обнаруживают, что в почве недостаточно воды. Возникает срочная задача сообщить об этом листьям: если устьица останутся открытыми, вода испарится и растение очень быстро засохнет. Это реальная опасность. Так что от немедленной передачи этого сообщения зависит жизнь растения.

Для передачи сообщения растение в первую очередь посылает электрический сигнал, который быстро достигает листьев и заставляетустьица закрыться. Но одновременно с электрическим сигналом происходит отправка химических или гормональных сигналов, передаваемых по сосудистой системе, которые достигают листьев несколько позже. Данные сигналы передаются точно так же, как химические или гормональные сигналы в нашей сосудистой системе, но в растениях они переносятся не кровью, а питательным раствором. Если дерево очень высокое, это путешествие может длиться несколько дней! Однако получение химических или гормональных сигналов гарантирует наличие более полной информации.

 

Где-то протечка!

Гидравлическая (сосудистая) система также очень полезна для передачи информации другого рода. Представьте себе организм растения в виде замкнутой системы. Вам ведь наверняка приходилось обламывать ветки, обрывать листья, цветы или побеги растений, и вы не могли не заметить вытекающий из раны сок. Внезапная потеря ткани приводит к нарушению гидравлического равновесия, что служит простым, но важным сигналом: внимание, где-то протечка! Предупрежденное таким образом растение немедленно локализует повреждение и начинает заращивать рану.

Таким образом, три системы внутренней передачи сигнала действуют сообща. Они работают на малых и больших расстояниях и переносят информацию разного рода, и каждая вносит вклад в поддержание нормальной жизнедеятельности организма. В этом аспекте растения тоже не очень сильно отличаются от нас.

Но, несмотря на сходство, внутренние пути передачи информации у растений имеют совсем иное строение, чем у нас.

Животные снабжены центральным мозгом, куда направляются все сигналы, а растения – в силу модульного строения – используют множество «центров обработки данных», что подразумевает иной тип регистрации сигналов.

Человек не может передать сигнал напрямую от ноги к руке: все сигналы, с редкими исключениями, сначала должны обрабатываться мозгом. А вот растения могут передавать информацию напрямую не только от корней к листьям и наоборот, но и от одного корня к другому корню или от одного листа к другому листу. Их интеллект распределен по всему организму! Отсутствие единого регистрирующего центра означает, что информация не всегда передается каким-то общим путем, а может быть быстро и эффективно передана напрямую.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru