Интеллект растений? Звучит как оксюморон. Мы привыкли считать растения простыми существами, потому что у них нет центральной нервной системы. Однако флора способна на удивительные вещи: они умеют считать, учиться, запоминать, адаптироваться к изменениям окружающей среды, выполнять арифметические действия, маскироваться, имитируя соседние виды, формировать грибковые сети и даже проявлять зачатки памяти.
Таким образом, растения не только ставят под сомнение наши привычные представления об интеллекте. Они ещё и открывают перспективы для медицины будущего, новых промышленных технологий и даже исследований в космосе.
10. Арифметика растений
Венерина мухоловка умеет считать — до пяти. Если прикоснуться к двум волоскам на внутренней поверхности ловушки за 20 секунд, она захлопнется. Если же прикоснуться пять раз, начнётся процесс пищеварения.
Dionaea muscipula (Венерина мухоловка) стала плотоядной из-за бедных почв. Поймать и переварить муху или муравья — затратное дело. Поэтому растению важно различать полезную добычу и случайные раздражители вроде капель дождя или мусора. Оно «считает», чтобы не тратить энергию впустую.
Яркие цвета и сладкий нектар привлекают жертву внутрь листьев. Каждое прикосновение вызывает электрический импульс и волну кальция. Если до завершения предыдущего сигнала возникает новая волна, ловушка захлопывается за доли секунды. Учёные называют этот механизм коротковременной памятью.
Интересно, что некоторые мутировавшие мухоловки теряют способность считать. Однако при внешнем введении жасмоновой кислоты — гормона, отвечающего за пищеварение, — пищеварительный процесс может восстановиться.
9. Химическая коммуникация
Личинки жука-листоеда любят золотарник. Но у золотарника есть, чем ответить. Как только растение подвергается нападению, оно выделяет химические вещества. Эти сигналы передают окружающим: «Меня едят, я — плохая еда».
Другие, ещё не повреждённые, растения воспринимают эти сигналы и запускают защиту. Благодаря этому, вредитель не задерживается на одном растении, а переходит к другим, и ущерб равномерно распределяется по популяции. Ведь золотарник может потерять до 30% листьев без вреда, но большее — смертельно.
На сегодня химическая коммуникация выявлена у 35 видов растений. Летучие органические соединения помогают не только отпугивать насекомых, но и привлекать хищников, питающихся этими вредителями. Более того, сигналы могут передаваться даже представителям других видов. Поскольку золотарник растёт плотными группами, учёные пытаются использовать его сигнальные механизмы в сельском хозяйстве.
8. Грибной интернет
В 1997 году Сюзанна Симар нашла нечто удивительное под лесами Британской Колумбии. Оказалось, что корни деревьев соединены грибковыми нитями, образующими сложную подземную сеть. Эти структуры получили название «грибной интернет», или wood-wide web, по аналогии с интернетом.
Симар обнаружила, что углерод передаётся между берёзами и дугласовыми пихтами. Более того, больные деревья передают сигналы соседям, и те начинают вырабатывать защитные ферменты. Растения отдают грибам углерод, а грибы взамен обеспечивают их азотом и фосфором. Однако эта взаимовыгодная связь может переходить в паразитизм.
Некоторые утверждения Симар о распространённости и пользе этих сетей вызывают споры. Пока нет полной уверенности в том, насколько часто такие связи встречаются в природе и как они влияют на рост молодых деревьев.
Тем не менее, сам факт существования грибных сетей доказан. Они соединяют корни деревьев, кустарников, трав и саженцев. Через них передаются питательные вещества, вода, углерод и химические сигналы. Это открытие изменило научный взгляд на лес — теперь его видят как единый организм, а не как собрание отдельных деревьев.
7. Термогенез
Некоторые растения умеют греться самостоятельно. Например, скунсовая капуста (Symplocarpus foetidus) производит тепло с помощью особого типа дыхания. Её митохондрии работают устойчиво к цианиду и позволяют нагревать центр цветка до 20F (около -6,7C) выше температуры воздуха. Это продолжается более двух недель.
Такая особенность позволяет растению цвести ещё до того, как растает снег. Кроме того, его резкий запах привлекает опылителей, например мух и мошек, принимающих запах за труп. Лотос и папайя тоже обладают способностью вырабатывать тепло. При этом они привлекают жуков — опылителей, которые появились раньше пчёл.
В ноябре 2005 года японские учёные выяснили: скунсовая капуста регулирует свою температуру, используя сразу три фактора — как термостат. Поэтому в Японии её называют «растением дзэн», ведь в ней видят образ монаха в медитации.
6. Мимикрия лианы Boquila
Чилийская лиана Boquila trifoliolata — настоящий хамелеон среди растений. Она может менять форму листьев в зависимости от того, с каким растением контактирует. Иногда она даже имитирует растения, до которых физически не дотрагивается.
Впервые Boquila была описана ещё в XIX веке, но её способность к мимикрии открылась лишь в 2013 году. Эколог Эрнесто Джаноли заметил, что неизвестное растение копирует листья своего «хозяина». Позже он зафиксировал более 20 таких случаев.
Как Boquila это делает — загадка. Возможно, через химические сигналы. Некоторые учёные предполагают генетический обмен между видами. А в 2021 году было выдвинуто предположение, что роль играет бактериальный микробиом, схожий у растения-модели и у подражателя.
Boquila прибегает к мимикрии, чтобы защититься от поедания. Сначала она поднимается выше травоядных, затем маскирует свои сочные побеги среди менее вкусных соседей. Особенно удивительно, что одна лиана может имитировать сразу два разных растения.
5. Растительные роботы (плантоиды)
Роботов создают, вдохновляясь животными или человеком. Но в 2015 году появился робот, вдохновлённый растениями. Его разработали в Итальянском технологическом институте под руководством Барбары Маццолаи.
Эти «плантоиды» повторяют поведение корней растений. Они не имеют глаз или мышц, но всё же умеют искать питательные вещества и избегать опасностей. Встроенные датчики реагируют на свет, температуру, влагу и химический состав почвы.
Более того, такие роботы умеют расти. Они увеличивают длину, добавляя новые элементы с помощью 3D-печати. Маццолаи предполагает, что в будущем плантоиды смогут использоваться в медицине, исследованиях космоса, экологическом мониторинге и спасательных операциях.
Растения не самые быстрые, но одни из самых эффективных исследователей подземного мира. Поэтому идея плантоидов стала революционной.
4. Слух корней
Многие считают, что растения слышат музыку. Им даже приписывают музыкальные предпочтения. Чаще всего это считается псевдонаукой. Однако новые исследования показывают: растения действительно улавливают звуки.
В 2016 году учёная Моника Гальяно выяснила, что корни гороха реагируют на звук воды. В лабиринтах, где саженцы нужно было направить в сторону одного из источников, корни тянулись к звуку воды. Даже если та находилась в трубе и была недоступна. При этом горох не реагировал на записи воды и избегал белого шума.
Если гороху предоставляли выбор между звуком воды в трубе и влажной почвой, он выбирал почву. То есть растения используют звук только для поиска воды на расстоянии. Вблизи они ориентируются по влажности.
Как именно растения «слышат», остаётся неизвестным. Биолог Михаэль Шьонер считает, что вибрации могут активировать механорецепторы, вроде волосков или мембран. Исследования требуют повторной проверки, но уже сейчас говорят о неожиданной чувствительности растений.
3. Предвидение длины ночи
Резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) не просто знает время суток. Она его рассчитывает. Днём растение накапливает крахмал в листьях, а ночью постепенно его расходует. Учёные обнаружили, что скорость расхода зависит от длины ночи и всегда идёт с одинаковой скоростью.
Этот процесс получил название «предвидение фотопериода». Чтобы выжить, растение должно точно рассчитать, сколько крахмала нужно потратить, чтобы хватило на всю ночь. Это своего рода биологическая арифметика.
Как именно растение это делает — пока неизвестно. В 2012 году учёные предположили, что задействован ген PP2-A13, активный в условиях низкой освещённости. Это подтверждает гипотезу, что именно длина ночи, а не дня, важна для такого предвидения.
Если растение, приспособленное к короткому дню, внезапно оказывается на длинном световом дне, оно испытывает стресс. В ответ оно вырабатывает жасмоновую и салициловую кислоты, а также камалексин, усиливая защиту от патогенов.
2. Память мимозы
Mimosa pudica известна своей чувствительностью: при прикосновении её листья мгновенно складываются. За это её прозвали «не прикасайся ко мне».
В 2014 году Моника Гальяно провела серию экспериментов, чтобы проверить наличие долгосрочной памяти у мимозы. Она капала на растение воду при разном освещении. Со временем мимоза перестала закрывать листья — она «поняла», что стимул безопасен.
Удивительно, но в условиях слабого света растения обучались быстрее. То есть в более тяжёлой среде они быстрее запоминают, что безопасно, чтобы сберечь энергию. Это поведение сохранялось в течение нескольких недель, даже после изменения условий.
Хотя у мимозы нет мозга или нервной системы, она проявляет форму запоминания, ранее наблюдаемую только у животных.
1. Враждебные соседи
Перец чили и фенхель конкурируют между собой. Обычно фенхель выделяет вещества, замедляющие рост соседей. Но этим взаимодействие не ограничивается.
В 2013 году Гальяно провела эксперимент: растения были изолированы друг от друга — не было ни света, ни запахов, ни прикосновений. Однако чили всё равно почувствовал присутствие фенхеля и ускорил рост. Возможно, он использует нехимические сигналы, например звук или электромагнитные волны.
Когда чили чувствует враждебного соседа, он направляет энергию в корни. А если рядом растёт дружественный базилик, он, наоборот, замедляется в росте и тратит ресурсы на стебель. Различия между поведением растений были небольшими, но статистически значимыми.
