Могут ли растения «видеть» без глаз, «чувствовать» без нервной системы, «помнить» события и передавать информацию? На эти и другие вопросы отвечает доцент кафедры садово-паркового строительства, ботаники и дендрологии Поволжского государственного технологического университета, кандидат сельскохозяйственных наук Светлана Мухаметова.
Растения — это обширная группа живых организмов, способных к фотосинтезу. Они являются основным источником кислорода на Земле и составляют основу пищевой цепи для большинства живых существ. Несмотря на отсутствие привычных органов чувств и центральной нервной системы, растения обладают уникальными механизмами взаимодействия с окружающим миром.
Как растения «видят»?
Центральное место в системе восприятия растений занимает их способность реагировать на свет. Растения имеют развитую систему фоторецепторов — светочувствительных белков, которые позволяют им воспринимать широкий спектр излучения: от ультрафиолета до дальнего красного света. Эта сложная система не просто реагирует на наличие света, а анализирует его качество, направление, интенсивность и продолжительность, что позволяет растениям эффективно адаптироваться к окружающей среде.
Фитохромы, являющиеся ключевыми рецепторами, реагирующими на красный и дальний красный свет, играют решающую роль в этом процессе. Они контролируют прорастание семян, формирование стеблей и листьев, а также переход от вегетативной фазы к цветению. Дополняют эту систему криптохромы и фототропины, воспринимающие ближний ультрафиолетовый и синий свет, а также белок UVR8, защищающий от вредного УФ-излучения.
Благодаря сложной системе фоторецепторов растения способны «видеть» своих соседей. При затенении они улавливают изменения в спектральном составе света и реагируют на них: удлиняют стебли, меняют угол роста листьев, регулируют фотосинтез. Такая адаптация помогает им успешно конкурировать за свет и оптимально развиваться даже в условиях ограниченного освещения.
Как растения взаимодействуют с окружающей средой?
Воздушная коммуникация реализуется через систему летучих органических соединений (ЛОС), выполняющих функцию сигнальных молекул. Когда на растение нападают вредители, оно выделяет специальные вещества — метаболиты, которые действуют как сигналы тревоги, предупреждающие соседние особи о наличии угрозы. Эти вещества также помогают привлекать опылителей и хищных насекомых, которые отпугивают вредителей.
Не менее важную роль играет подземная коммуникация, которая осуществляется через микоризные сети — симбиотические отношения между растениями и грибами. Эти подземные связи не только обеспечивают обмен питательными веществами между организмами, но и позволяют передавать важную информацию.
Звуковое восприятие
Растения способны воспринимать и реагировать на различные частоты звуковых колебаний, хотя механизмы данного явления до конца не изучены, отмечает эксперт. Организмы особенно чувствительны к определенным частотным диапазонам:
- Низкочастотные вибрации в диапазоне 100–200 Гц оказывают значительное влияние на их рост и развитие. Например, корни растений могут направленно расти в сторону звуков, напоминающих естественное журчание воды.
- Ультразвуковой спектр частот (5–10 кГц) активирует защитные механизмы растений: запускает работу генов, связанных с иммунной реакцией, и повышает устойчивость к патогенным организмам.
- Природные акустические сигналы оказывают наиболее значимое влияние на физиологию растений. Например, шум ветра (20–100 Гц) стимулирует выработку гормонов роста, а звуки дождя (100–300 Гц) ускоряют прорастание семян.
Стресс и память: как растения «учатся» на опыте
При воздействии стрессовых факторов растения активируют сложную систему защитных механизмов. Ключевую роль в этом процессе играют фитогормоны: жасмоновая кислота защищает от насекомых и участвует в регенерации тканей, абсцизовая кислота помогает адаптироваться к засухе и экстремальным температурам, а гиббереллины способствуют выживанию при засолении почвы.
Растения обладают способностью «запоминать» стрессовые ситуации. После первого контакта с неблагоприятным фактором растение переходит в состояние повышенной готовности. Уровень стрессовых гормонов или чувствительность к ним остаются повышенными, что позволяет растению быстрее реагировать на повторную угрозу. Кроме того, поврежденное растение способно передавать предупреждающие сигналы соседним растениям, помогая им заранее укрепить защитные механизмы.
Исследования показывают, что растения, пережившие мягкий стресс (например, кратковременную засуху), лучше справляются с последующими более серьезными воздействиями благодаря накоплению антиоксидантов и стрессовых белков, таких как LEA-белки и белки теплового шока (HSP).