Det hemmelige livet til planter: de hører, kommuniserer og roper

Vi er alle for sjåvinister. Ser vi på oss selv som evolusjonens høydepunkt, fordeler vi alt som lever i et hierarki i henhold til graden av nærhet til oss selv. Planter er så ulikt oss at de ser ut til å være vesener som om de ikke er helt levende. Bibelske Noah fikk ikke beskjed om å redde dem ombord i arken. Moderne veganere anser det ikke som skammelig å ta livet sitt, og krigere for utnyttelse av dyr er ikke interessert i "planterettigheter". De har faktisk ikke et nervesystem, øyne og ører, de kan ikke slå eller løpe vekk. Alt dette gjør plantene forskjellige, men ikke dårligere. De fører ikke den passive eksistensen av en "grønnsak", men de føler verden rundt seg og reagerer på det som skjer rundt. I ordene til professor Jack Schultz, "planter er bare veldig trege dyr."

De hører

Plantenes hemmelige liv kom til stor del publikum takket være en bok av Peter Tompkins, utgitt på begynnelsen av 1970-tallet, på toppen av populariteten til New Age-bevegelsen. Dessverre var hun ikke fri for mange misoppfatninger som var karakteristiske for den tiden og ga opphav til mange myter, hvorav den mest berømte var "kjærligheten" til planter for klassisk musikk og forakt for moderne musikk. "Gresskar, tvunget til å høre på rock, avvek fra høyttalerne og prøvde til og med å klatre opp på den glatte glassveggen på kameraet, " beskrev Tompkins eksperimenter utført av Dorothy Retallack.

Jeg må si at fru Retallack ikke var en vitenskapsmann, men en sangerinne (mezzosopran). Eksperimentene hennes, gjengitt av profesjonelle botanikere, viste ingen spesiell reaksjon fra planter til musikk av noen stil. Men dette betyr ikke at de ikke hører noe som helst. Eksperimenter demonstrerer om og om igjen at planter kan oppfatte og reagere på akustiske bølger - for eksempel vokser røttene til ung mais i retning av en vibrasjonskilde med en frekvens på 200-300 Hz (omtrent fra saltet til en liten oktav til den første). Hvorfor er foreløpig ikke kjent.

Generelt er det vanskelig å si hvorfor planter trenger "hørsel", selv om evnen til å svare på lyder i mange tilfeller kan være veldig nyttig. Heidi Appel og Rex Cockcroft har vist at rankearten Tal perfekt "hører" vibrasjonene som er laget av bladlusene som sluker bladene. Denne lite påtrengende slektningen til kål skiller lett slike lyder fra vanlige lyder som vinden, gresshoppens nyartende sang eller vibrasjonene forårsaket av en ufarlig flu som har landet på et blad.

10 teknologier inspirert av naturen

Helen Steiner, med støtte fra Microsoft, jobber med et kunstprosjekt Firenze - et system for "kommunikasjon" med innendørs planter. I henhold til planen kan signaler overføres til anlegget ved bruk av lys og farge, og svaret kan gjenkjennes av sammensetningen av de frigjorte flyktige stoffene og den generelle tilstanden til anlegget. En datamaskinalgoritme "oversetter" disse signalene til ord med vanlig menneskelig tale.

De skriker

Grunnlaget for denne følsomheten er arbeidet med mekanoreseptorer, som finnes i cellene i alle plantedeler. I motsetning til ørene, er de ikke lokaliserte, men fordelt over hele kroppen, som våre taktile reseptorer - derfor kunne de ikke umiddelbart forstå deres rolle. Etter å ha lagt merke til angrepet, reagerer skarven aktivt på det, endrer aktiviteten til mange gener, forbereder seg på helbredelse av skader og frigjør glukosinolater, naturlige insektmidler. Kanskje skiller plantenes vibrasjoner til og med mellom insekter: forskjellige arter av bladlus eller larver forårsaker en helt annen respons fra genomet. Andre planter produserer søt nektar når de blir angrepet, noe som tiltrekker rovviltinsekter som veps - bladlusens verste fiender. Og de må alle advare naboene sine: Så langt tilbake som i 1983 viste Jack Schulz og Ian Baldwin at sunne lønnsblader reagerer på tilstedeværelsen av skadede blader, inkludert forsvarsmekanismer. Kommunikasjonen deres foregår på det "kjemiske språket" for flyktige stoffer.

De kommuniserer

Denne høfligheten er ikke begrenset til slektninger, og selv fjerne arter er i stand til å "forstå" hverandres faresignaler: Å avvise ubudne gjester er lettere sammen. Si at det er eksperimentelt vist at tobakk utvikler en beskyttende reaksjon i tilfelle skade på malurt som vokser i nærheten. Det ser ut til at plantene skriker av smerte, advarer naboer, og for å høre dette skriket, trenger man bare å "snuse". Hvorvidt dette kan betraktes som forsettlig kommunikasjon, er imidlertid fremdeles uklart. Kanskje på denne måten overfører anlegget selv et flyktig signal fra en av delene til en annen, og naboene leser bare det kjemiske “ekkoet”. Ekte kommunikasjon gir dem ... "soppinternett".

Rotsystemene til høyere planter danner nære symbiotiske assosiasjoner med mycel av jordssopp. De utveksler stadig organiske stoffer og mineralsalter. Men stoffstrømmen er tilsynelatende ikke den eneste som beveger seg langs dette nettverket. Planter hvis mykorrhiza er isolert fra naboene, utvikler seg og tåler verre forsøk. Dette antyder at mycorrhiza også tjener til å overføre kjemiske signaler - gjennom mekling, og muligens til og med “sensur” av soppsymbioner. Dette systemet blir sammenlignet med et sosialt nettverk og blir ofte referert til som Wood Wide Web - “The Web”.

Sveitsiske oppstart Vivent tilbyr planteelskere å kjøpe den ferdige PhytlSigns-enheten. Leser svake elektriske signaler fra en stilk eller blader, og forvandler den til en slags musikk, som produsentene forsikrer, gjør det mulig å vurdere tilstanden og til og med "stemningen" i anlegget.

De beveger seg

Alle disse "følelsene" og "kommunikasjonen" hjelper planter med å finne vann, næringsstoffer og lys, forsvare seg mot parasitter og planteetere og angripe seg selv. De lar deg gjenoppbygge stoffskiftet, vokse og orientere plasseringen av bladene - for å bevege deg. Oppførselen til venus flytrap kan virke utrolig: ikke bare spiser denne planten dyr, den spiser også på dem. Men det insektive rovdyret er intet unntak blant andre floraer. Bare å få fart på videoopptaket om en uke fra solsikkens levetid, vil vi se hvordan den snur seg bak solen og hvordan den "sovner" om natten og dekker løv og blomster. Ved akselerert skyting ser det voksende tuppen av roten ut som en orm eller en larve som kryper mot et mål.

Plantene har ingen muskler, og bevegelsen er gitt av veksten av celler og turgortrykk, "tettheten" av deres fylling med vann. Celler fungerer som et sammensatt koordinert hydraulisk system. Lenge før videoopptakene og time-lapse-teknikken, la Darwin merke til dette, som studerte de langsomme, men åpenbare reaksjonene fra den voksende roten til miljøet. Hans bok "Plant Movement" avsluttes med den berømte: "Det er neppe en overdrivelse å si at rotets spiss, utstyrt med evnen til å rette bevegelsene til nabodeler, fungerer som hjernen til et av de lavere dyrene ... oppfatter inntrykk fra sansene og gi retning til forskjellige bevegelser."

Noen lærde tok Darwins ord som enda et epifanie. Biologen fra Universitetet i Firenze, Stefano Mancuso, trakk oppmerksomhet til en spesiell gruppe celler på de voksende spissene av stammen og røttene, som ligger på grensen mellom delingscellene i det apikale meristemet og de fortsatte, men ikke delende, cellene i forlengelsessonen. På slutten av 1990-tallet oppdaget Mancuso at aktiviteten til denne "overgangssonen" styrer økningen i cellene i utvidelsessonen, og dermed bevegelsen av hele roten. Dette skjer på grunn av omfordelingen av auxiner, som fungerer som de viktigste hormonene for plantevekst.

Tenker de

Som i mange andre vev, i cellene i overgangssonen, merker forskere veldig kjente endringer i polarisasjonen av membranen. Ladningene i og utenfor dem svinger, som potensialer i nevronene. En så liten gruppe kan selvfølgelig aldri oppnå ytelsen til en ekte hjerne: i hver overgangssone ikke mer enn noen få hundre celler. Men selv i en liten urteaktig plante kan rotsystemet inkludere millioner av slike utviklingstips. I sum gir de et allerede ganske imponerende antall "nevroner." Strukturen i dette tenkende nettverket ligner et desentralisert, distribuert internettnett, og kompleksiteten er ganske sammenlignbar med den virkelige hjernen til et pattedyr.

Det er vanskelig å si hvor mye denne "hjernen" er i stand til å tenke, men den israelske botanisten Alex Kaselnik og hans kolleger fant ut at planter i mange tilfeller virkelig oppfører seg som oss. Forskere plasserte vanlige såterter under forhold der den kunne vokse røtter i en gryte med et stabilt næringsinnhold eller i en nærliggende, hvor den hele tiden endret seg. Det viste seg at hvis det var nok mat i den første potten, ville ertene foretrekke det, men hvis det var for lite, ville det begynne å "ta risiko" og flere røtter ville vokse i den andre potten. Ikke alle eksperter var klare til å akseptere ideen om muligheten for å tenke i planter. Tilsynelatende sjokkerte hun Stefano Mancuso selv mest av alt: i dag er forskeren grunnlegger og leder av det unike International Laboratory for Plant Neurobiology og krever utvikling av “plantelignende” roboter. Denne appellen har sin egen logikk. Hvis oppgaven til en slik robot ikke er å jobbe på en romstasjon, men å studere vannregimet eller overvåke omgivelsene, er det da verdt det å fokusere på planter som er så fantastisk tilpasset dette? Og når det er tid for å gjøre terraformering av Mars, hvem bedre enn planter vil "fortelle" hvordan de kan gjenopprette livet til ørkenen? .. Det gjenstår å finne ut hva plantene selv synes om romutforskning.


koordinering

Planter har en fantastisk følelse av posisjon av sin egen "kropp" i rommet. Planten som er lagt på sin side vil orientere seg og fortsette veksten i en ny retning, og skille perfekt der toppen og bunnen. Når du er på en roterende plattform, vil den vokse i retning av sentrifugalkraften. Begge er relatert til arbeidet med statocytter, celler som inneholder tunge statolittsfærer som legger seg under tyngdekraften. Deres posisjon og lar planten virkelig "føle" det vertikale.

Artikkelen “The Secret Life of Plants” ble publisert i tidsskriftet Popular Mechanics (nr. 4, april 2017). Liker du artikkelen?

De mest interessante nyhetene fra vitenskapens verden: ferske funn, bilder og utrolige fakta i posten din. OK Jeg godtar nettstedets regler Takk. Vi har sendt en bekreftelsesmail til din e-post.

Anbefalt

Hvordan Kevlar ble oppfunnet: materiale sterkere enn stål
2019
Pedagogisk prosjekt "Synkronisering"
2019
Et program som kan falske enhver håndskrift
2019