Читать книгу "Занимательная наука на свежем воздухе"

Органы чувств у растений

В широкой публике еще и теперь держится убеждение в резком коренном различии между представителями двух царств органической природы – животными и растениями. Долгое время наука действительно склонна была к подобному взгляду: резкое различие во внешнем виде и образе жизни животных и растений чересчур бросалось в глаза и порождало уверенность в существовании между ними непроходимой границы.

В настоящее время, однако, после тщательного изучения физиологических особенностей растительного организма, наука располагает целым рядом неопровержимых фактов, совершенно не согласующихся с представлением о растении как об инертном, почти неживом существе.

В числе этих фактов на первом месте должно быть поставлено движение, которое вопреки всеобщему мнению широко распространено в растительном мире и проявляется в самых разнообразных формах, совершенно необъяснимых одними лишь законами механики. Ранее всего движение растений открыто было у водорослей, споры которых отделяются от материнского организма и в течение более или менее продолжительного промежутка времени плавают в воде наподобие инфузорий. Вслед за тем одна за другой открыты были разнообразные формы движений и у высших растений – так называемые сонные движения, нутационные и др. [22]22
  У растений сонные (никтинастические) движения – движения листьев, лепестков и др. органов, обусловленные сменой дня и ночи и зависящие главным образом от суточных изменений температуры; нутационные движения – вращательные движения верхушек растущих органов, обусловленные неравномерным ростом их различных частей.


[Закрыть] Кто не слыхал о стыдливой мимозе, складывающей свои листья при малейшем постороннем прикосновении, или об американской мухоловке, листья которой сами захлопываются, как только на них садится насекомое? Всякий знает также, что большая часть цветов на ночь и в сырую погоду закрывают свои лепестки, а клевер, фасоль, кислица и др. – к вечеру складывают или прижимают к стеблю свои листья. Словом, отсутствие движения никак не может служить признаком, отличающим растение от животного.

В последнее время пришлось откинуть и другой признак, считавшийся ранее свойственным одному лишь животному миру. Еще недавно утверждали, что растения совершенно лишены органов чувств, в то время как органы эти имеются даже у самых низших животных. Но теперь убеждение это сильно поколеблено после того, как у многих растений найдены были образования, которые смело могут быть рассматриваемы как органы чувств крайне примитивного устройства.

Для истинного ботаника столь странный на первый взгляд факт не явился совершенно неожиданным. Уже давно имелось основание подозревать у растений существование участков ткани, особенно восприимчивых к внешним раздражениям. Известный немецкий ботаник профессор Габерланд[23]23
  Готлиб Габерланд (Хаберландт) (1854–1945) – австро-немецкий ботаник и физиолог растений, один из основоположников физиологического направления в их анатомии.


[Закрыть] первый имел смелость признать у растений существование настоящих органов чувств – по крайней мере для восприятия механических раздражений.

Лучшими объектами для изучения чувствительности растений могут служить стыдливая мимоза и обыкновенная дрозера (Drosera rotundifolia)[24]24
  Росянка круглолистная.


[Закрыть], столь часто попадающаяся на болотах и сырых лугах.

В большинстве случаев эти органы чувств построены крайне незамысловато. В простейшем виде они представляют собой не что иное, как маленькую бородавку или сосочек, выступающий над кожицей растения и легче всего подверженный механическим воздействиям. В некоторых случаях к ним присоединяются еще особые шипики, служащие для усиления раздражения (у мимозы, например). У других растений такая бородавочка имеется на тычиночных нитях и играет важную роль при процессе опыления. Стоит насекомому сесть на такой цветок и начать лизать сладкий сок, выделяемый нектариями, чтобы неизбежно задеть упомянутую чувствительную бородавку – и тогда тычинки тотчас же пригибаются к насекомому и осыпают его своею пыльцой. Вообще перенесение пыльцы с одного цветка на другой у большей части растений происходит при помощи насекомых, и приспособления, облегчающие подобный перенос, крайне разнообразны. Другой поучительный пример представляет обыкновенный барбарис. Пыльники его тычинок снабжены чувствительными бородавками, помещающимися почти у самого нектария; насекомое, лакомящееся сладким соком медников, задевает за этот чувствительный выступ; вслед за тем пыльники внезапно открываются и высыпают свою пыль на насекомое, совершенно не подозревающее о той услуге, которую оно оказывает приютившему его растению. Явление это легко вызвать и искусственно: выберите крупный цветок барбариса и осторожно дотроньтесь до основания пыльника кончиком тонкой иглы или щетинки – эффект будет тот же.

Цветок барбариса до и после механического раздражения его пыльников

Очень любопытны органы, открытые Габерландом у цепких растений, снабженных усиками, – винограда, огурца, тыквы. На внутренней кожице их изогнутых усиков разбросано множество особых круглых клеточек, содержащих каждая по острому кристаллику щавелевокислой извести. Когда усик, качаемый ветром, случайно придет в соприкосновение с предметом, могущим служить точкой опоры, то в названных пунктах кожицы растение сильнее чувствует прикосновение, и это усиленное раздражение побуждает усик обвиваться вокруг опоры. Острый кристаллик усиливает раздражение совершенно так же, как заноза в коже делает ее гораздо чувствительнее к малейшим прикосновениям.

Все эти и им подобные факты доказывают, что растения не только чувствительны к внешним раздражениям, но и способны передавать их из одной части организма в другую – совершенно так же, как и у животных. Достаточно дотронуться до одного листочка мимозы, чтобы один за другим стали смыкаться все листочки сложного листа, а нередко раздражение передается даже на соседние, выше или ниже сидящие листья. При сильном и внезапном воздействии раздражение распространяется на расстоянии до полуметра от места непосредственного прикосновения. Каким путем совершается эта передача, пока еще неизвестно. В самое последнее время ботаник Ремэ[25]25
  Генрих Ремэ (Рем) (1828–1916) – немецкий ботаник, миколог и врач.


[Закрыть] открыл в подземных частях некоторых лилейных особые нитевидные элементы, которые, по его мнению, играют в растительном организме роль нервов, т. е. служат для передачи внешних раздражений на расстояние. Открытие Ремэ до сих пор еще никем не было проверено, и вопрос о «нервной системе» растений остается неразрешенным. Весьма возможно даже, что у растений и совсем нет никаких особых органов для передачи раздражений, так как протоплазматическое содержимое их клеток соединяется через поры оболочек тончайшими нитями и образует одно связное целое. Понятно, что при подобных условиях передача возбуждения может совершаться и без особых проводящих путей. Мы видели выше, что и органы чувств у растений удовлетворяют лишь самым скромным требованиям и не могут выдержать сравнения со сложно устроенными органами высших животных[26]26
  Эксперименты, проводившиеся в середине XX в., позволили установить, что растения отвечают на внешние раздражители генерацией электрических импульсов, распространяющихся по растению и очень напоминающих потенциалы действия в нервах.


[Закрыть].

Большой интерес представляют также открытые недавно Габерландом и Ремэ так называемые статоцитные органы, или статоцисты, в тех частях растений, которые обнаруживают стремление ориентировать себя определенным образом под влиянием силы тяжести (геотропизм). До сих пор оставался без объяснения вопрос о том, почему стебель всегда растет вертикально вверх, а главный корень – вертикально вниз; все попытки свести это загадочное явление к чисто механическим движениям оставались безуспешными. Только что упомянутое открытие Габерланда и Ремэ освещает вопрос с совершенно новой точки зрения. Они заметили, что во всех частях растений, способных реагировать на силу тяжести, разбросано значительное число легкоподвижных крахмальных зерен, собранных в особых клетках. Эти-то зерна и предназначены, по-видимому, для того, чтобы при всяком наклонении какой-либо части растения изменять свое положение в клетке, пассивно поддаваясь действию тяжести: благодаря этому растение получает возможность ориентировать свои органы относительно плоскости горизонта.

S – статоцист (по Габерланду)

Совершенно подобные же органы открыты и у животных и также служат для поддержания тела в вертикальном положении. Немногие, вероятно, знают, что даже у человека имеются специальные органы для чувства направления – это полукружные каналы внутреннего уха; если в силу каких-либо причин каналы эти будут повреждены, то человек лишается возможности держаться на ногах, утрачивает всякую способность восстанавливать равновесие своего тела и ориентировать его в пространстве. Оказывается, что с повреждением упомянутых органов (статоцистов) у растений ими также утрачивается способность реагировать на силу тяжести: стебель перестает тянуться вверх, а главный корень не направляется более, как раньше, вертикально вниз.

С открытием органов чувств у растений сглаживается одно из самых существенных различий между этими органами и животными; специфической особенностью для растительного мира остается пока способность перерабатывать неорганические вещества мертвой природы в органические – способность, неизвестная в животном мире. Все остальные различия оказались в действительности несуществующими. Как это ни странно, но, по-видимому, недалеко уже то время, когда рядом с анатомией и физиологией растений будет излагаться их психология, или вернее – психофизиология[27]27
  Из русских сочинений, посвященных этому вопросу, можем указать на книгу академика Андрея Сергеевича Фаминцына «Психика растений».


[Закрыть].

Морская роза (Cerianthus), обнаруживающая свою чувствительность к действию тяжести тем, что при повороте сетки неизменно сохраняет вертикальное положение

Наши домашние животные в диком состоянии

Опрос о том, от каких диких пород произошли наши домашние животные, наряду с многими другими подобного же рода вопросами еще не вполне выяснен, несмотря на многочисленные исследования, сделанные до настоящего времени в этом направлении. В течение многих тысячелетий, протекших с того времени, как человек впервые приобщил животных к своему хозяйственному обиходу, во внешнем виде и внутреннем строении их тела произошли столь разнообразные изменения, что первоначальные дикие виды превратились в новые породы животных.

Точно так же, благодаря покровительству и заботам человека, изменились существенным образом их питание, прежний образ жизни, привычки, способность противостоять неблагоприятным влияниям климата и внешней среды.

Большая часть домашних животных до такой степени сжились и привыкли к человеку, что, по-видимому, существование их без человека становится немыслимым. Но такой взгляд совершенно неверен: нередко случалось, что кроткие домашние животные, сбросив с себя иго поработившего их человека, возвращались в естественные условия жизни, и тогда-то у них или у их выросших на воле потомков удавалось наблюдать в высшей степени интересные особенности в привычках и даже в строении тела, особенности, свойственные, вероятно, отдаленнейшим диким предкам этих животных.

Особенно часто происходят подобные случаи с крупным рогатым скотом: корова или бык убегают от своего хозяина-поселянина или мясника и счастливо уклоняются от преследования и розысков. Если им удастся прожить на свободе более или менее продолжительное время, то они мало-помалу перестают быть ручными и приобретают инстинкты дикого животного.

Такие случаи весьма часто наблюдаются в наших Остзейских губерниях: здесь пропадающие у помещиков коровы, долго скрываясь в лесу, до того дичают, что на них устраиваются правильные охоты с собаками. Замечательно, что одичавший рогатый скот выбирает, если только местные условия тому благоприятствуют, своим постоянным обиталищем лес; это делается, по-видимому, не для того, чтобы иметь возможность легче и незаметнее укрываться от преследований, так как животные удовлетворяются даже небольшими и редкими рощами. Если лес лиственный, то одичавшие коровы не оставляют своего убежища даже для приискания корма и питаются древесными листьями. Все это заставляет предполагать, что дикие предки современных нам пород крупного рогатого скота были лесными животными, питавшимися древесными листьями; только впоследствии под влиянием человека они изменили свои привычки, превратившись в полевых, травоядных животных[28]28
  Предки крупного рогатого скота (туры, зебу и др.) обитали преимущественно в степях и лесостепях.


[Закрыть].

Уже в глубокой древности одичавшие быки во множестве жили в некоторых местах Индии и на острове Формоза[29]29
  Формоза – колониальное название острова Тайвань.


[Закрыть]. Относительно других стран известно довольно точно, когда именно появились в них дикие быки и коровы.

Так, в Сан-Доминго[30]30
  Сан-Доминго – бывшая французская колония на острове Гаити, ныне – независимое государство Республика Гаити.


[Закрыть] первые коровы были перевезены Колумбом в 1493 г.

Они бежали от своих хозяев в девственные леса, покрывавшие окрестности, и размножились на свободе необыкновенно быстро, так что уже в 1587 году отсюда было отправлено в Европу 35 000 шкур, снятых с диких коров. В Бразилию крупный рогатый скот был привезен впервые в 1546 г. – небольшое стадо из семи коров и одного быка. Одна пара – бык с коровой – отпущены были на свободу, и от этой-то единственной пары произошли впоследствии те многочисленные стада, которые бродят в настоящее время по обширным равнинам пампасов Южной Америки. В Австралию первые представители крупного рогатого скота были доставлены в конце XVIII века (1788 г.), а теперь по склонам Австралийских Альп бродят целые стада диких коров.

Кроме быков и коров, кое-где можно встретить также и одичавших лошадей; особенно распространены они в Америке. До открытия этой части света Колумбом лошадь была совершенно неизвестна в Новом Свете, но палеонтологические исследования показывают, что в прежние эпохи в Америке водились и были даже очень распространены животные, вполне сходные с предками наших лошадей[31]31
  Основное видообразование общего предка лошадей, ослов, зебр, онагров происходило в пределах Северной Америки, откуда – через перемычку на месте нынешнего Берингова пролива – они проникли в Евразию; сам же североамериканский предок вымер к середине VI в. до н. э.


[Закрыть]. Что послужило причиной полного вымирания этой породы животных – остается пока совершенно неизвестным. Впервые европейские лошади были доставлены Колумбом на остров Сан-Доминго, где они, оставшись без призора, в скором времени вернулись к дикому состоянию.

Все бесчисленные табуны, водящиеся теперь в Северной Америке, происходят от той дюжины лошадей, которые были привезены Кортесом в Мексику.

В Африке одичавшие лошади водятся по берегам Нигера. Они ведут свой род от нескольких лошадей, присланных английским королем Эдуардом IV в дар негрским вождям; последние, не зная, какое употребление сделать из этого подарка, отпустили лошадей на волю. Тарпаны Азии также представляют собой не диких, а одичавших лошадей; в шестидесятых годах истекшего века, во время восстания в северном Китае, стада туземцев разбрелись по окрестностям и в очень короткий срок одичали, образовав табуны «диких» лошадей.

В Европе также имеются одичавшие лошади – именно на острове Сардиния; замечательную особенность их составляет чрезвычайно малый рост: самые большие из них едва достигают величины Сен-Бернардской собаки[32]32
  Т. е. сенбернара: название этой породы произошло от монастыря святого Бернара в Швейцарских Альпах.


[Закрыть]. Отсюда ясно, что свойственные Сардинии особенности фауны сказались и на этих лошадях, так как все вообще млекопитающие этого острова, живущие на воле, отличаются необыкновенно малыми размерами. Низкорослые сардинские лошади происходят от лошадей нормальной величины, перевезенных туда в конце XVIII века; и только в течение последнего столетия, размножаясь на свободе, они приобрели эту странную особенность. Несмотря на свои небольшие размеры, животные эти очень сильны, совершенно дики и не поддаются приручению[33]33
  Единственный в Европе табун диких лошадей Джара до сих пор обитает на Сардинии – в пределах плато Джестури.


[Закрыть].

Вернейший из наших друзей в мире животных – собака – не менее коровы и лошади склонна к одичанию, несмотря на свою привязанность к человеку. При этом собака почти бесследно утрачивает все те качества, которые мы в них особенно ценим. Стаи бездомных собак, бродящие в крупных городах Востока, представляют собой образец такого одичания; собаки эти заметно изменили свой habitus[34]34
  Habitus (лат.) – внешность, наружность.


[Закрыть] и стали во многих отношениях совершенно сходными с шакалами, от которых они, по-видимому, и произошли. Замечательно между прочим, что одичавшие собаки перестают лаять.

Позже всех других домашних животных была приручена кошка. Это обстоятельство в связи с их прирожденною кровожадностью объясняет ту легкость, с какою кошки, будучи оставлены человеком, возвращаются к дикому состоянию; одичавшие кошки меньше ростом, нежели настоящие дикие кошки, имеют некоторые особенности в цвете меха и снабжены небольшими кисточками на кончиках ушей. Таковы, например, кошки, живущие уже в течение нескольких столетий в Сардинии, укрываясь в лесах, между валунами; они совершенно изменили свои привычки, не трогают ни крыс, ни мышей, охотясь главным образом за черепахами и птицами.

Далее – свиньи, козы, ручные кролики также необыкновенно легко утрачивают свойственные им черты домашних животных и совершенно дичают.

Вообще, едва ли можно назвать такое домашнее животное, которое неспособно было бы снова вернуться к первобытному дикому состоянию, если будет поставлено в благоприятные к тому условия.

Красота в природе

«Бог всегда поступает по правилам геометрии».

Пифагор

Красота форм в природе принадлежит к числу тех загадок бытия, которые еще в глубокой древности привлекали внимание пытливого человеческого ума. Но в сознании древнего человека, наивно считавшего себя единственной и последней целью творения, загадка эта находила себе весьма простое объяснение: Творец создал все великолепие мира для услаждения жизни царя природы – человека. Такой взгляд с незначительными вариациями перешел от Древних веков к Средним, тщательно культивировался схоластическими учеными-богословами и удержался до начала новой эры, когда при первых лучах истинного знания стала наконец очевидна его грубая несостоятельность. Изумительное богатство красок у представителей флоры и фауны тропических девственных лесов, куда никогда еще не ступала человеческая нога, дивное разнообразие форм глубоководных организмов в областях, с трудом доступных исследованию, тонкое изящество микроскопических объектов, совершенно не существующих для невооруженного глаза, – все это, конечно, чересчур резко противоречит вышеприведенному объяснению. Стало ясно, что природа создана по плану, не приуроченному к ограниченным внешним чувствам человека и его несовершенным средствам познания.

В настоящее время, когда наука окончательно и бесповоротно откинула последние остатки антропоморфического взгляда на природу, взгляда, ставящего человека в центре Вселенной, красота форм органического и неорганического мира не находит уже себе столь простого и исчерпывающего объяснения.

Часть радиолярии Lychnaspis polyancistra по Геккелю

В отдельных случаях, правда, и современному ученому удается вскрыть причины, действием которых можно объяснить правильность и красоту той или иной группы произведений природы. Но найти один общий руководящий принцип, который охватывал бы все разнообразие творческих сил природы и обнимал бы всю совокупность бытия, не только не удалось до сих пор, но едва ли удастся когда-либо в будущем. По крайней мере не видно, каким образом одна и та же причина могла бы обусловливать красоту форм во всех трех царствах природы. Чарльз Дарвин, со свойственной этому замечательному натуралисту проницательностью, указал на одно обстоятельство, могущее объяснить красоту многих форм животного мира, – это так называемый половой подбор. Дарвин обратил внимание на то, что самцы, случайно родившиеся с тем или иным украшающим их тело признаком, имеют больше шансов оставить потомство и передать ему свои выгодные признаки, нежели особи, лишенные этого преимущества. Таким образом, каждое случайное уклонение от нормы, делающее самца так или иначе привлекательнее для самки, укрепляется и усиливается в потомстве, между тем как прочие индивиды роковым образом обрекаются на бесплодие либо оставляют весьма немногочисленное потомство.

Этот простой принцип объясняет целый ряд загадочных явлений в мире животных, в частности, в двух высших типах – позвоночных и суставчатоногих[35]35
  Т. е. членистоногих.


[Закрыть]. Великолепное оперение многих птиц, их приятное пение, разнообразные придатки и украшения самцов и т. п. – все это следствия полового подбора; то обстоятельство, что у некоторых отрядов хорошо поют и красиво оперены лишь одни самцы, объясняется тем, что наследственные признаки часто передаются лишь одноименному полу.

Бабочка (Actias isabellae)

Цветок орхидеи (Odontoglossum crispum)

Здесь заслуживает внимания одно важное обстоятельство: если красота животных форм объясняется половым подбором, то необходимо допустить единство чувства красоты у человека и у животных. В противном случае то, что кажется красивым человеку, могло бы не представлять ничего привлекательного для животных и наоборот; между тем мы видим, что основа чувства красоты если не тождественна, то во всяком случае однородна у человека с остальным животным миром. Отсюда ясно, что чувство прекрасного не является субъективной особенностью человеческого духа, а имеет, по крайней мере в своих элементарных проявлениях, несравненно более глубокое основание, коренящееся в самой природе. Ниже мы встретимся с фактами, еще рельефнее потверждающими ту же мысль.

Если от высших животных мы спустимся ниже по цепи органической лестницы, к более простым животным формам, то убедимся, что указанный выше принцип Дарвина к ним совершенно неприменим. Представители типа лучистых, общеполостных и многие простейшие по красоте форм и богатству красок нередко превосходят более высоко-организованных животных – достаточно вспомнить морских звезд (морских ежей[36]36
  Морские звезды и морские ежи сейчас считаются разными классами иглокожих.


[Закрыть]), актиний (медуз) и др. Как же объяснить изумительную правильность и изящество их строения? Ведь все эти организмы лишены способности зрения и, следовательно, вся эта красота не может играть никакой роли в деле размножения.

В числе приложенных рисунков читатели найдут изображение кремниевого скелета радиолярии, микроскопического организма из типа простейших; по изяществу и художественной тонкости скелет этот может смело соперничать с многими произведениями человеческого искусства. А между тем сотни этих микроскопических созданий образуют на стеклышке едва заметную для простого глаза пылинку!

Радиолярия Dorataspis typica по Геккелю

Диатомея

Красота форм и гармония красок в царстве растений также составляет для естествоиспытателя еще не разрешенную загадку. Указывают на то, что яркая и пестрая окраска цветов выгодна для растений, так как выделяет их на однообразном зеленом фоне травы или листьев и тем легче привлекает насекомых, столь способствующих опылению; ту же роль играет и приятный аромат цветов. Несомненно, что указанное обстоятельство имеет известное значение; однако таким путем можно объяснить яркость цветов, но не их изящную правильную форму и нежную гармонию красок. Впрочем, вполне возможно, что многие орнаменты и сочетания красок оттого и нравятся нам, что мы привыкли встречать их в природе. Но и это обстоятельство едва ли существенным образом влияет на постановку вопроса, объясняя лишь сравнительно тесный круг явлений.