Текст книги "О чем думают растения?"

Пятьсот миллионов лет назад

Чтобы обсудить эволюционный фактор, упомянутый в начале главы, нам нужно вернуться на 500 млн лет назад, к тому моменту, когда началось расхождение ветвей животных и растений. Древнейшие организмы стали развиваться по двум расходящимся путям, суть которых кратко можно обозначить так: растения избрали стационарный способ существования, а животные – подвижный. Заметим, между прочим, что в свое время выбор людьми оседлого образа жизни привел к возникновению первых великих цивилизаций.

Таким образом, растениям понадобилось добывать все необходимое для жизни из почвы, воздуха и солнечного света, а животные стали питаться другими животными или растениями и для этого разработали многочисленные типы движения (бег, полет, плавание и др.). На этом основании растения относят к автотрофам (от греч. autos — само и trophe— пища), что означает, что они самодостаточны – не нуждаются в других живых существах для выживания, а животных – к гетеротрофам (от греч. eteros — другой и trophe – пища), поскольку для выживания им нужны другие живые существа.

Последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.

Из поколения в поколение этот изначальный выбор приводил к появлению других фундаментальных различий между растениями и животными, так что теперь их можно рассматривать как инь и ян, белое и черное, в мире экосистем. Растения неподвижны, животные перемещаются, растения пассивны, животные агрессивны, растения медленны, животные быстры. Мы можем найти десятки таких противопоставлений, но все они говорят об одном и том же: последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.

Исходный выбор стационарного или подвижного образа жизни со временем привел к невероятному различию строения и способа существования организмов: животные защищаются, кормятся, а также воспроизводятся за счет перемещения, а растения не двигаются с места и поэтому нашли совершенно оригинальные (для нас как для представителей мира животных) решения.

Растение – это колония

Неподвижность и, следовательно, высокая вероятность быть съеденными растительноядными животными способствовали выработке растениями своеобразного «пассивного сопротивления» по отношению к внешней опасности. Организм растения имеет модульную структуру, в результате чего каждая часть растения нужна, но ни одна не является абсолютно незаменимой. Это обеспечивает растениям чрезвычайно важное преимущество по сравнению с животными, особенно с учетом огромного числа населяющих планету растительноядных существ и их неукротимого аппетита. Первое преимущество модульной организации заключается в том, что быть съеденным не означает быть убитым! Какое животное может похвастаться такой способностью?

Как мы увидим далее, физиология растений строится на других принципах, нежели физиология животных. В то время как животные концентрируют свои самые важные жизненные функции в нескольких специализированных органах, таких как головной мозг, легкие, желудок ит.д., растениям приходится считаться с тем, что они могут стать легкой добычей, и поэтому у них нет отдельных жизненно важных центров. Если вы храните деньги не в одном единственном месте, а в разных, это снижает вероятность потерять все в случае кражи, а инвестиции в разные предприятия снижают риск одномоментного финансового краха. Короче говоря, весьма разумная идея!

Функционирование растений не связано с работой органов: они дышат без помощи легких, питаются, не имея рта или желудка, держатся прямо, не опираясь на скелет, и, как мы вскоре увидим, принимают решения без помощи мозга.

Именно эта физиологическая особенность позволяет удалять значительную часть растения, не подвергая риску его жизнь: некоторые растения могут быть съедены на 90 или 95 %, но затем вновь нормально развиваются из маленького сохранившегося фрагмента. На лугу, где паслось целое стадо, через несколько дней вновь поднимется трава. Не нужно быть травоядным животным, чтобы это заметить: если вы когда-либо пытались извести плющ или сорную траву или просто ухаживали за газоном, вы понимаете, о чем идет речь. Таким образом, растения, ведущие стационарный (или, точнее, «сидячий») образ жизни, в качестве эволюционной стратегии избрали модульное строение, позволяющее лучше переносить нападения животных. В свою очередь, животные, которые защищаются путем бегства, не имеют способности к регенерации, разве что в некоторых отдельных случаях. Да, ящерица может отрастить новый хвост, но не может вернуть откушенную лапу или голову. Напротив, растение, потерявшее часть своего тела, не только выживает, но зачастую оказывается в выигрыше (например, при обрезке ветвей). Такой эффект непосредственно связан со строением растений, чрезвычайно сильно отличающимся от нашего строения. Растение состоит из повторяющихся модулей: ветви, стебли, листья и корни представляют комбинации очень простых единиц, соединяющихся между собой независимым образом, в какой-то степени, как блоки Лего.

Наверное, этого не скажешь, глядя на герань в горшке: растение выглядит как цельный организм. Однако если вы отломите кусочек и посадите его в землю (получите черенок, если говорить на языке садовников), этот кусочек герани пустит новые корни и превратится в новое растение. А вот из человеческой руки или слоновьей ноги никогда не вырастет новый организм, да и отделенная часть не сможет жить вне остального тела.

Совершенно неслучайно мы постоянно называем себя индивидами: это слово происходит от латинских слов in — нет и dividuus — делимый. Наше тело действительно неделимо: если его разделить пополам, две половинки не смогут жить по-отдельности, они погибнут. Но если разделить пополам растение, обе части смогут жить независимо по той простой причине, что растение – не индивид. На самом деле дерево, кактус или кустарник не следует сравнивать с человеком или с животным. Правильнее представлять себе растение в виде колонии. Дерево гораздо больше напоминает колонию пчел или муравьев, чем отдельное животное.

Хотя растения имеют очень древнее происхождение, в этом аспекте они тоже чрезвычайно современны. Одна из важнейших концепций в основе многих технологий, возникших благодаря изобретению интернета и связанных с взаимодействием отдельных групп (таких как социальные сети), заключается в использовании так называемых неожиданных (или «эмерджентных», от англ, emergent — внезапно возникающий) свойств, типичных для сверхорганизмов или группового интеллекта. Отдельные существа приобретают такие свойства только благодаря функционированию всей группы в целом, но ни одно из них само по себе этими свойствами не обладает: так, колонии муравьев или пчел обладают коллективным разумом, намного превосходящим разум отдельных особей. Мы подробнее поговорим о поведении растений в таком аспекте в главе 5, посвященной интеллекту растений.

Проблема времени

Давайте вернемся к обсуждению причин, которые мешают нам признать, что растения, как и мы, являются социальными существами со сложной организацией и эволюцией. Еще одна причина нашего неприятия сложной реальности связана с проблемой времени.

Все знают, что продолжительность жизни живых организмов разных видов варьирует в широких пределах: человек живет около 80 лет, пчела меньше двух месяцев, а гигантская черепаха более 100 лет. Кроме того, животные имеют различный жизненный ритм: одни впадают в зимнюю спячку, другие перемещаются и воспроизводятся гораздо быстрее нас, третьи – намного медленнее. Казалось бы, совсем не сложно осознать существование различных шкал времени, отличающихся от нашей собственной. Но, очевидно, это не так. События, происходящие столь медленно, что наш глаз не в состоянии за ними уследить, формируют непостижимую для нас временную шкалу. Хотя в абсолютном значении такие прилагательные, как «медленный» и «быстрый», бессмысленны, мы все же считаем, что сами живем «быстро», а растения «медленно», очень медленно.

Разница в скорости между нами столь велика, что мы не в состоянии ее осознать. Это некая оптическая иллюзия, trompe l’oeil, только по временной шкале. Например, мы знаем, что растения движутся, чтобы лучше поглощать свет, удаляться от опасности и искать опоры (вьющиеся растения). Уже несколько десятилетий новые технологии в мире кино и фотографии позволяют следить за движениями растений, о которых писал еще Дарвин. Сегодня с помощью интернета вы легко найдете видео с изображением раскрывающегося цветка или растущего побега. Но несмотря на это в нашем восприятии растения по-прежнему остаются «неподвижными».

Подобные изображения поражают нас, демонстрируют существование у растений двигательной активности, но не меняют нашего стойкого, отчасти инстинктивного убеждения в том, что эти создания ближе к неорганической природе, чем к миру животных. Наши органы чувств не могут воспринять движения растений, и поэтому мы относимся к ним как к неодушевленным объектам. Хотя мы прекрасно знаем, что они растут и, следовательно, движутся, для нас они остаются неподвижными, поскольку их движения неуловимы для нашего зрения и, соответственно, для нашего понимания.

Но что кроется за этим отрицанием доказанных явлений? Мы живем в высокоразвитом технологическом обществе, в котором существует множество вещей, неподвластных нашему прямому (чувственному) восприятию, но в которых мы нисколько не сомневаемся. Мало кто знает, как работает телевидение, телефон или компьютер, но нам и в голову не приходит преуменьшать их технические характеристики на том основании, что у нас нет возможности непосредственного чувственного восприятия их действия. Наши знания о строении Вселенной и составе материи опосредованы чрезвычайно сложными инструментами, но кому вздумается отрицать сложную атомную структуру вещества, хотя она гораздо сложнее для нашего восприятия, чем структура растений? Конечно, здесь огромную роль играет воспитание.

Но почему наше отношение к растениям никак не меняется? Вполне возможно, существует некий «психологический блок», препятствующий каким-либо культурным изменениям, которые со временем могли бы повлиять на наше инстинктивное поведение в отношении растений. Сейчас мы поясним эту мысль.

Наше отношение к растениям основано на абсолютной изначальной зависимости и в этом смысле в определенной степени напоминает отношение ребенка к своим родителям. Когда мы взрослеем, особенно в подростковом периоде, мы проходим через этап полного отрицания нашей зависимости от родителей, что позволяет нам достичь психологической свободы и подготовиться к реальной автономии, наступающей через много лет. Вполне возможно, что аналогичный психологический механизм определяет наше отношение к растениям. Никто не любит зависеть от других. Зависимость означает слабость и уязвимость, а это никому не нравится.

Мы восстаем против того, от чего зависим, поскольку эта зависимость мешает нашей полной свободе. Короче говоря, мы в такой степени зависимы от растений, что готовы на все, только бы не думать о них. Возможно, нам хочется забыть, что наше выживание зависит от мира растений, поскольку это преуменьшает нашу мощь в качестве властителей Вселенной. Конечно, отчасти этот аргумент провокационный, однако в какой-то степени он полезен, поскольку позволяет прояснить соотношение сил в противостоянии между нами и миром растений.

Жизнь без растений невозможна

Если завтра растения исчезнут с лица Земли, жизнь людей будет продолжаться не более нескольких недель или месяцев. Очень скоро все высшие формы жизни исчезнут. Напротив, если исчезнем мы, за несколько лет растения захватят все отнятые у них территории, и меньше чем через 100 лет все следы нашей долгой цивилизации скроются под покровом зелени. Возможно, эта идея поможет нам сравнить биологическую значимость человека и растительного мира.

А можно использовать иную метафору: в понимании биологии мы с вами все еще находимся в рамках системы Аристотеля и Птолемея. До Коперника люди считали, что Земля расположена в центре Вселенной, и что все небесные тела вращаются вокруг нее. Это полностью антропоцентрическая точка зрения, которую попытался изменить Галилей, но которая исчезла из нашего сознания лишь через несколько столетий. Так вот, наши современные мысли о биологии можно сравнить с нашими представлениями об устройстве Вселенной до Коперника. Доминирующая идея заключается в том, что человек – важнейшее живое существо, вокруг которого и вертится мир: мы поставили себя выше других и являемся единоличными хозяевами планеты. Заманчивая и приятная идея, вот только ложная!

В реальности наше положение вовсе не такое «звездное». На долю растительных организмов приходится 99,5 % всей биомассы на планете. Иными словами, если вся живая материя на Земле составляет 100 %, по различным оценкам, от 99,5 до 99,9 % этой материи приходится на долю растений. И, следовательно, среди всех живых существ животные (включая человека) составляют ничтожную долю (от 0,1 до 0,5 %).

Несмотря на активное уничтожение лесов человеком, растения, без всякого сомнения, являются королями среди всех живых существ на планете. И нужно восхвалять за это небеса! Только благодаря такому положению дел жизнь на Земле все еще возможна.

Как мы знаем, растения располагаются в основании пищевой цепи: все, что мы едим (включая мясо и рыбу) – либо растения, либо то, что питается растениями. Может показаться, что человек способен использовать в пищу любые растения, однако это не так. Мы получаем большую часть калорий из шести видов растений: сахарного тростника, кукурузы, риса, пшеницы, картофеля и сои. Эти и некоторые другие растения составляют основу пищевого рациона большинства людей на планете. Это так называемые пищевые растения, весьма специфическая группа живых организмов.

Культивирование растений отчасти напоминает выращивание животных. Вы никогда не задумывались, почему в качестве мяса человек употребляет в основном говядину, свинину и курятину? Почему ни в одной человеческой культуре основой рациона не служит мясо льва, антилопы, волка, медведя или змеи? Эти животные вполне съедобны, не хуже коровы или курицы. Ответ, очевидно, заключается в том, что мы едим мясо одомашненных животных, которых легче выращивать. Мясо медведя имеет прекрасный вкус, но выращивать медведей трудно. Аналогичным образом далеко не все растения поддаются интенсивному разведению.

Съедобных растений много, но большинство из них не удается культивировать в промышленном масштабе из-за их особенностей. Они остались дикими, как тигры и медведи. Вот собаки эволюционировали из волков и образовали новый вид животного, поскольку обнаружили, что жить в симбиозе с людьми легче и удобнее, чем самостоятельно бороться за выживание. В ходе эволюции возникло замечательное и взаимовыгодное сотрудничество: люди кормят собак и заботятся о них, а собаки защищают людей и дарят им свою привязанность. Некоторые растения избрали такую же эволюционную стратегию: они кормят человека, получая взамен защиту от насекомых, удобрения и, главное, возможность широчайшего распространения.

Питание – лишь самый очевидный аспект нашей зависимости от растений. Далее, естественно, мы вспоминаем о кислородном дыхании. Все знают, что мы дышим кислородом, который производят растения, и что наше выживание зависит от наличия кислорода в воздухе. Но не все знают, что значительная часть используемой нами энергии тоже имеет растительное происхождение и что нам следует благодарить растения за энергию, которой мы пользуемся уже на протяжении тысячелетий.

Задумайтесь об этом: гигантское количество доступных нам сегодня источников энергии когда-то было запасено в виде растительной биомассы посредством трансформации солнечной энергии в химическую. Этот чудесный процесс, который мы называем фотосинтезом, заключается в превращении углекислого газа из воздуха под действием солнечного света в сахара – молекулы с высоким энергетическим содержанием (как знают те, кто перешел на низкокалорийную диету и в связи с этим был вынужден от них отказаться). Это первая, важнейшая, стадия многостадийного процесса образования потребляемой нами энергии (в виде древесины, каменного угля, нефти или других видов горючего).

На стыке двух предыдущих столетий русский ботаник Климент Тимирязев (1843–1920) писал: «Растения – это связующее звено между землей и солнцем», и действительно, почти все источники потребляемой человеком энергии имеют растительную природу.

В практическом аспекте ископаемое топливо (каменный уголь, углеводороды, нефть, газ и др.) – не что иное, как накопленные под землей запасы солнечной энергии, сконцентрированные в биосфере растениями при помощи фотосинтеза в различные геологические эпохи. Это вовсе не «минеральные вещества», как считают многие, а истинные органические отложения.

Таким образом, кроме пищи и кислорода, растения снабжают нас и другим необходимым для жизни ресурсом – энергией. Этого вполне достаточно, чтобы заставить нас поклоняться всему зеленому. Но мы еще не упомянули о медицине. Почти все используемые нами фармацевтические средства получены из молекул, синтезируемых растениями или человеком на основе механизмов синтеза в растениях.

Во всем мире, на Востоке и на Западе, в развитых и в развивающихся странах, растения являются основным и незаменимым компонентом лекарственных средств. Их польза для человека связана не только с содержащимися в них многочисленными химическими молекулами, но и с их прямым действием, поскольку растительная окружающая среда положительно влияет на наше психофизиологическое состояние.

Положительная роль растений в обогащении атмосферы кислородом, поглощении углекислого газа и загрязняющих веществ, а также в улучшении климата известна уже очень давно. Но сравнительно недавно было установлено, что растения могут влиять на наше состояние и другими путями, и эти открытия удивительны: растения способны снижать уровень стресса, повышать концентрацию внимания и ускорять выздоровление.

В недавних исследованиях было проанализировано положительное влияние растений на младенцев и детей разного возраста. И результаты этих исследований просто ошеломляют.

Измерение физиологических параметров показывает, что даже наблюдение за растениями способствует успокоению и расслаблению. Пациенты в больницах, где окна выходят на зеленые насаждения, в меньшей степени нуждаются в обезболивающих средствах и быстрее выздоравливают, чем там, где из окон видны только соседние здания или пустыри. Именно по этой причине (из экономических соображений) во многих новых больницах на севере Европы предусмотрены засаженные растениями пространства (иногда целые этажи), где больные могут отдыхать. Детский госпиталь Бостона и Институт реабилитации и ортопедии при университете Мэриленда – лишь два примера среди множества американских больниц, где для пациентов и посетителей предусмотрены парки для отдыха.

В недавних исследованиях было проанализировано положительное влияние растений на младенцев и детей разного возраста. И результаты этих исследований просто ошеломляют.

Например, исследователи из университета Иллинойса в Шампейн-Урбане следили за результатами тестов, которые студенты выполняли в своих комнатах. Результаты тестов, требовавших определенной концентрации внимания, совершенно однозначно были лучше у тех студентов, которые жили в комнатах с окнами, выходящими на зеленые зоны, чем у тех, чьи окна выходили на соседние здания.

Еще более явственно, чем у студентов, усиление концентрации внимания в присутствии растений наблюдается у учащихся начальных школ, как показали исследования, проведенные во Флоренции. Более того, на улицах, обсаженных деревьями, меньше аварий, а в населенных пунктах с большим количеством зелени меньше самоубийств и насилия. Короче говоря, растения положительно влияют на настроение, концентрацию внимания, обучаемость и общее состояние человека. Присутствие растений кажется необходимым даже в длительных космических полетах – не только в качестве источника пищи, но и для релаксации.

Причины такого положительного психологического влияния растений на человека пока неясны, но, возможно, исходят из далекого прошлого и связаны с нашей подсознательной уверенностью в том, что без них жизнь нашего вида невозможна. Спокойствие, которое они дарят нам одним своим присутствием, может быть отражением древнейшего ощущения, что все, в чем мы нуждаемся, и сама вероятность нашего выживания зависят от зеленого мира растений. Сегодня, как и всегда.