Растения - гениальные инженеры природы

Они знают день и час...

Цветочные часы

Предисловие к книге Эрвина Бюннинга «Биологические часы» открывается следующими словами:

Односторонний интерес ученых к пространственным характеристикам присущ и нашему времени. Человек создал для себя искусственную окружающую среду, в которой практически нет больше места для естественных ритмов жизни. Несомненно, более всего от смены дня и ночи, от чередования времен года зависит сегодня крестьянин: попробуй не накормить свиней тогда, когда это им положено, или вовремя не убрать урожай, то есть не убрать его в самый подходящий момент — не раньше и не позже. Напротив, для промышленного рабочего нет большой разницы в том, в какое время суток или года он станет производить на конвейере пищевые консервы, телевизоры, медикаменты или, наконец, автомобили: днем или ночью, зимой или летом. Его больше занимают пространственные, а не временные аспекты приспособления. Подобный образ мышления стал причиной широко распространенного безразличия к природному временному циклу жизни. Иначе нельзя объяснить, почему, например, вечерние развлекательные передачи телевидение показывает в то время, когда для человека было бы естественнее пойти лечь спать, или почему при определении ритма работы на производстве не принимаются во внимание ритмы работоспособности каждого отдельно взятого индивидуума, выявленные специалистами по бихевиористике? В наши дни мы, к сожалению, далеки от мысли, чтобы в полной мере учитывать необходимость рационального использования индивидуальных возможностей и способностей каждого из нас. Впрочем, столь нерационально работает не только отдельно взятый человек. Не решены пока также проблемы наиболее оптимальной организации работы людей в коллективе. Между 9³⁰ и 11³⁰ часами утра все узловые станции телефонной связи ФРГ оказываются настолько перегруженными, что можно почитать за счастье, если соединение с абонентом удастся с третьего раза. В другое же время суток станции расходуют не более чем одну четвертую своих мощностей. Между 16³⁰ и 18³⁰ часами пополудни интенсивность движения городского транспорта резко увеличивается, в связи с чем уровень концентрации выхлопных газов в атмосфере города достигает опасных значений. А ведь всего за полтора часа до или после этого феномена может возникнуть впечатление, что в сравнении с наблюдаемой плотностью движения транспорта дорожная сеть неоправданно велика. Перечислять подобные несуразности можно до бесконечности.

В условиях бурного развития техники человек создал искусственный суточный ритм своей деятельности, который плохо учитывает особенности окружающей среды. То, что мы еще в какой-то мере принимаем во внимание естественный 24-часовой ритм жизни, объясняется периодичностью физиологических функций человеческого организма. Нам может казаться, что мы уже практически независимы от колебаний температуры воздуха или от того, что сейчас за окном: день или ночь. Но подобное суждение обманчиво. О том свидетельствует появление профессиональных заболеваний у лиц, длительное время работающих в ночную смену или по скользящему графику.

Растения исключительно точно соблюдают все жизненные ритмы. Это позволяет им нормально развиваться, экономить энергию и строительные материалы. Так, светящиеся морские водоросли или светящиеся грибы, о которых пойдет речь в разделе «Свет в полном мраке», лишь ночью выделяют люминесцентное вещество, вызывающее столь удивительное холодное свечение. Днем они «отключают» свет. Это в высшей степени рационально, так как их слабое свечение в дневные часы не давало бы никакого эффекта.

Особенно любопытно «соглашение о режиме работы», какое существует между насекомыми и растениями. Последние распускают свои цветки и приготавливаются отдать пыльцу и нектар точно в то время, когда прилетают опыляющие их пчелы, осы или другие насекомые. Эти взаимосвязи еще в 1933 году были подробно описаны Э. Клебером. Некоторые результаты его наблюдений представлены здесь в графической форме (фото 81). В организме как растений, так и насекомых существуют биологические часы, функционирующие независимо от погодных факторов. Вне всякого сомнения, они идут синхронно. Это позволяет насекомым в поисках корма не совершать лишние вылеты. Такое поведение насекомых можно сравнить с поведением домашней хозяйки, которая хорошо знает часы работы ближайшего магазина и поэтому не торопится идти туда в неурочное время. Для растений же эта синхронность означает рациональное производство нектара и пыльцы: то и другое должны быть готовы к моменту прилета гостей.

Фото 81. Четверо часов, показывающих дневное время (с 6 утра до 17), дают наглядное представление о том, сколь синхронно работают растения и опыляющие их пчелы. Черный цвет во внутреннем круге показывает время, когда растение активно вырабатывает пыльцу, а во внешнем круге— время интенсивного посещения цветка пчелами. Заштрихованные области — это часы слабого производства пыльцы и редкого посещения цветков пчелами. Белые области соответствуют времени отсутствия и пыльцы и полетов насекомых, (a) Мак самосейка, (b) коровяк скипетровидный, (c) вербена лекарственная, (d) вьюнок трехцветный.

Внутренние, биологические, часы работают надежно даже в том случае, если на несколько дней искусственно устраняются внешние признаки суточного ритма, например восход и заход солнца или колебания температуры воздуха. Цветки раскрываются как по команде, точно в «условленное» время, а насекомые не менее точно соблюдают эту «договоренность». Но мы пока не знаем, каким образом растения и насекомые могут столь правильно определять время. Эту жизненно необходимую для них проблему они решили с помощью средств, о которых мы можем пока лишь с большей или меньшей достоверностью догадываться.

В XVIII веке жил выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней, который детально изучил ритм раскрытия бутонов у различных видов цветковых растений. Используя свои знания, он построил настоящие цветочные часы. Циферблат часов был разбит на ряд секторов, в каждом из которых высаживался строго определенный вид растений. Они подбирались по времени своего распускания. В течение дня ботанические часы безошибочно показывали время: каждый час раскрывало свои цветки какое-нибудь одно растение, другие же оставались в это время закрытыми.

Явлением никтинастии, которое я описал в разделе «Спасающиеся от жары в собственной тени» и которое помогает растению предупредить излишние потери тепла ночью, фактически управляют биологические часы, а не мгновенная смена темноты и света. [36] Деревья и травы рассеивают свою пыльцу и семена в строго определенное время дня, именно тогда, когда, как показывает благоприобретенный опыт, следует ожидать наиболее интенсивных перемещений воздушных масс, создающих благоприятные условия для путешествий семян по воздуху. Многие грибы и водоросли отправляют в путь свои мужские и женские половые клетки лишь в те часы суток, когда те и другие будут взаимно готовы к встрече, обеспечивающей продолжение рода. Механизм фотосинтеза, с помощью которого растение на свету синтезирует виноградный сахар, ночью не работает: растение «отключает» его подобно тому как мы, экономя энергию, выключаем по окончании передач радиоприемник или телевизор. [37]

Полуночные свидания бурых водорослей

В июне 1964 года английский журнал «Природа» поместил статью Хокинза с сенсационным заголовком «Стонхендж — счетная машина времен неолита». Стонхендж — памятник деятельности человека каменного века, обитавшего 3500—4000 лет назад на территории современного графства Солсбери, в 130 километрах юго-западнее Лондона. Он представляет собой крупное сооружение, строительный материал для которого — каменные глыбы высотой почти 8 метров и весом 50 тонн — доставлялся из каменоломни с расстояния 230 километров. Ученые назвали Стонхендж «крупнейшей загадкой Старого Света». Однако в наши дни астрономам и археологам удалось раскрыть ее. Доисторические ритуальные постройки связаны, вероятно, с культом Солнца и Луны. Они строились с таким расчетом, чтобы с помощью вертикально стоящих камней можно было определять важнейшие точки положения обоих светил на небосводе. Размещение камней выбрано не случайно, ибо все сооружение в целом есть не что иное как доисторическая пеленгационная установка. Стонхендж — это исключительно точный лунный и солнечный календарь, позволявший предсказывать не только время летнего и зимнего солнцестояния, но и определять на длительный период часы восхода и захода Луны. Кроме того, этот каменный календарь давал возможность исчислить промежуток времени между двумя полнолуниями, проследить 18,6-летний лунный цикл, предугадать с точностью до одного дня наступление солнечных и лунных затмений.