Читать книгу "Растения. Параллельный мир - Владимир Цимбал"

Есть ещё очень интересный пример движения растений, связанного с их ростом. Поговорим о нём чуть подробнее.

Наверняка многие видели деревья, поваленные или сильно накренённые ветром. Бывает, что и ветер ни причём — река размывает крутой берег и деревья, растущие на нём, накреняются всё больше и больше в сторону воды. Если в результате такого неприятного для дерева происшествия оно остаётся в живых, то начинает происходить очень любопытная вещь. Огромный толстый ствол начинает изгибаться вверх, стремясь вернуть себе привычное вертикальное положение. Что же здесь удивительного, скажете вы, ведь все растения могут изгибать стебель, стремясь к свету.

Да, всё так. Но надо заметить, что ствол привычного для нас дерева состоит, в основном, из древесины. А клетки древесины — мёртвые. Дерево само в необходимый момент убивает их и строит из них систему тонких трубочек — сосудов или трахеид, по которым вверх по стволу поднимается от корней вода. Правда, и в древесине есть небольшое количество живых клеток, образующих тоненькие цепочки, но всё равно, ствол дерева в основном состоит из мёртвых, пустых и очень непластичных клеточных оболочек. Как же можно согнуть такую мёртвую массу? Деревья поступают очень хитро. Дело в том, что между корой и древесиной у них есть тоненький слой живых и постоянно делящихся клеток — камбий. Если говорить упрощённо, то камбий постоянно создаёт в одну сторону клетки древесины, а в другую — коры. Именно таким образом ствол дерева и растёт в толщину. Понятно, что у дерева есть два способа согнуть свой ствол — камбий может нарастить слой древесины на верхней части накренённого ствола и, таким образом, сверху, как бы стягивая тросом, изгибать ствол. А может, наоборот, наращивать слой древесины снизу и, расширяя её, как домкратом, добиться такого же результата. Интересно то, что разные группы растений предпочитают разные способы. Р. Вейнар в книге «Движение у растений» замечает, что по первому пути идут цветковые, и тогда по верху ствола возникает древесный тяж, который так и называют — тяговая древесина. Хвойные же растения придерживаются второго способа, наращивая снизу наплывы древесины, называемые креневой древесиной или, просто, кренью. Удивительна согласованность в действиях разных органов дерева в этом примере. Видно, что дерево прекрасно понимает, в каком месте, как и с какой скоростью ему надо надстроить новые ткани, чтобы вновь занять привычное вертикальное положение.

Теперь давайте попробуем хоть чуть-чуть разобраться в том, как и благодаря чему происходит в растениях выборочный рост каких-то, определённых самим растением, участков его тела.

В 60-х годах прошлого века в США был открыт гормон роста растений. Назвали его ауксин. В ходе проведённых экспериментов выяснилось, что микроскопические дозы этого вещества вызывают активный рост тканей растения. Выяснилось также, что ауксин вырабатывается в нежной, очень маленькой области — верхушечной зоне роста. Мы уже упоминали, что растения, в отличие от животных, растут, наслаивая новый слой клеток на уже существующие. Эти новые слои клеток и берут своё начало от непрерывно делящихся клеток зоны роста, так называемых меристематических клеток. А сама зона роста поэтому называется меристемой. Так вот, ауксин вырабатывается в меристеме. Но не только вырабатывается, но и распределяется. Оказывается, зона роста сама определяет, в какую сторону ей расти и отдаёт команды своим клеткам-дочерям с помощью ауксина. Было установлено, что количество ауксина в клетках освещённой стороны побега меньше, чем в клетках стороны, находящейся в тени. Таким образом, становится понятно, почему побег изгибается в сторону источника света.

После открытия ауксина были открыты ещё десятки растительных гормонов. Одни из них ускоряют рост отдельных органов, например, корней. Другие, наоборот, замедляют. Были открыты вещества, вызывающие ускоренное цветение и созревание плодов. Но один очень важный вопрос остался. Дело в том, что не только гормоны, вырабатываемые меристемой, управляют ростом растения, но и всё растение в целом управляет меристемой. Наличие такой обратной связи очевидно. Если бы её не было, то, например, все деревья росли бы с наклоном в сторону наибольшего освещения. В наших широтах — на юг. Но нет, такого мы не видим. Какой-то механизм не позволяет дереву расти с наклоном, рискуя упасть под собственным весом. Ещё один пример того, что зона роста реагирует на сигналы от других органов растения, дают нам лазающие растения. Чувствительный усик всем известного Cucumis sativus или, по-русски, огурца посевного, натыкаясь на подходящую опору, заставляет стебель расти в её сторону. Очевидно, что сигнал был послан усиком и «услышан» зоной роста стебля, но каков механизм всего этого процесса — пока загадка. Как не вспомнить тут сравнение растения с электронными часами — мы видим, что чёрная коробочка точно показывает время, но, как говорил доктор Ватсон в известном фильме: «чёрт возьми, как?»

Ну вот мы и подошли ко второму виду движения растений — движению, происходящему благодаря изменению внутриклеточного давления. Это давление, или тургор, меняется благодаря изменению концентраций растворённых в клеточном соке веществ. Растение само регулирует давление в своих клетках, для чего оно освоило множество способов. В том числе и с помощью ещё одного гормона — гибериллина, повышающего тургор. Точно выбирая необходимый в данный момент слой клеток, растительный организм способен резко повысить или понизить в нём тургорное давление, тем самым приводя в движение тот или иной орган. Наверняка вы не раз видели ускоренную съёмку, на которой усик вьющегося растения как будто вслепую нащупывает опору, за которую можно было бы зацепиться. Это движение вызывается изменением тургора с разных сторон усика попеременно. Правда, есть тут и ростовая составляющая, но, как уже упоминалось, оба вида движения, как правило, встречаются вместе.

Таким же образом обстоит дело и с закрыванием листа у хищной венериной мухоловки (Dionaea muscipula). Это растение, обитающее в Америке (кстати, именно на примере венериной мухоловки люди впервые поняли, что не всегда животные поедают растения, бывает и наоборот) имеет листья, напоминающие разделённый пополам круг с тонкими выростами-зубами по краю. В середине одной из половинок такого листа есть три чувствительных волоска, чутко реагирующих на прикосновение. Если замечтавшаяся муха коснётся этих волосков, лист очень быстро, примерно за 0,2 секунды, захлопнется. Зубы-выросты одной половинки листа точно войдут в пазы другой, и насекомое окажется «за решёткой». Это быстрое движение вызывается резкой потерей тургора в клетках верхней стороны листа и резким возрастанием давления в клетках нижней стороны. После того, как лист захлопнется, он будет ещё некоторое время сжиматься ещё плотнее. Этот процесс, хотя и происходит значительно медленнее, хорошо заметен невооружённым глазом. Тут уже вступает в дело рост клеток нюкней стороны листа. Очень интересна ещё одна особенность срабатывания листа-ловушки венериной мухоловки. Дело в том, что она, как и мы с вами, не очень любит лишние и бесполезные движения. Если на чувствительные к прикосновению волоски её листа случайно упадёт какой-нибудь предмет, то ловушка не захлопнется. Почему? Можно провести простой эксперимент. Венерина мухоловка часто продаётся в магазинах комнатных растений. Купите её (учтите, что уход за этим растением довольно сложен!) и попытайтесь, прикасаясь к чувствительным волоскам спичкой, изучить её реакцию. Вы увидите, что если тронуть лишь один волосок или все три сразу, то лист останется открытым. Ловушка захлопнется лишь в том случае, если вы дотронетесь до двух соседних волосков поочерёдно.