Как растение узнает о прикосновении без нервов

Когда ветер качает стебель или по листу ползет гусеница, клеточные оболочки деформируются. Мембрана растительной клетки натягивается, в результате чего открываются механочувствительные ионные каналы. Сквозь эти белковые поры внутрь клетки устремляются ионы кальция.

Всплеск концентрации кальция порождает электрический импульс, так называемый потенциал действия. Он бежит по проводящим путям флоэмы, по которым обычно перемещаются растворы сахаров. Скорость движения растительного электрического импульса составляет от нескольких миллиметров до пары сантиметров в секунду. Это гораздо медленнее передачи сигналов по нервам у животных, но вполне достаточно для своевременной защиты побегов.

Быстрые движения на примере мимозы стыдливой

У большинства представителей флоры реакция на касание визуально незаметна, но мимоза стыдливая (Mimosa pudica) реагирует почти мгновенно. Если слегка дотронуться до кончика ее перистого листа, листовые пластинки поочередно складываются, а весь черешок поникает вниз буквально за пару секунд.

Этот трюк работает благодаря гидродинамике и клеточному давлению — тургору. В основании каждого листочка и у основания черешка находятся утолщения, называемые пульвинусами. Внутри них расположены специализированные двигательные клетки, наполненные водой под давлением.

В дикой природе такое поведение сбивает с толку травоядных животных и стряхивает севших на лист насекомых. Кроме того, сложенный тонкий лист издалека кажется засохшим и малосъедобным. Спустя двадцать минут после прекращения тревоги клетки снова накачивают ионы с водой, восстанавливая тургор и расправляя крону.

Химическая защита от поедания

Сложить листья могут немногие виды, поэтому главным оружием растений остается органическая химия. Когда гусеница откусывает кусочек ткани, в поврежденных клетках активируется синтез гормона жасмоната. Он запускает экспрессию генов, отвечающих за производство соединений, делающих лист ядовитым или невкусным.

  • Алкалоиды вроде никотина у дикого табака, кофеина у кофейного дерева и стрихнина у чилибухи, которые нарушают работу нервной системы насекомого и убивают его при попытке съесть побег.
  • Танины и дубильные вещества, связывающие белки и пищеварительные ферменты в желудке гусеницы, отчего пища перестает усваиваться, а вредитель начинает голодать.
  • Ингибиторы протеиназ, блокирующие работу ферментов, расщепляющих белок в кишечнике личинок, что останавливает их рост и заставляет покинуть растение.
  • Клейкий млечный сок или смола, застывающие на воздухе и намертво заклеивающие ротовой аппарат мелких жуков и тли.

Язык запахов и подземная паутина

Растения защищаются коллективно. Поврежденный лист вырабатывает летучие органические соединения, среди которых важную роль играет метилжасмонат. Эти молекулы подхватываются потоками воздуха и разносятся вокруг. Здоровые ветви того же куста и растущие рядом соседи улавливают запах своими устьицами и заранее накапливают токсины, встречая вредителя во всеоружии.

Иногда зеленые побеги зовут на помощь третью сторону. Кукуруза или хлопчатник при нападении совки выделяют смесь терпеноидов, запах которой привлекает самок паразитических ос-наездников. Осы безошибочно находят жующих листья гусениц по запаху их слюны и сока растения, откладывая внутрь вредителей яйца и спасая побег от гибели.

Сигнал тревоги идет и под землей. Корневые системы деревьев и трав в лесу связаны микоризой — симбиотической сетью нитей шляпочных грибов. Опыты на томатах показали, что если изолировать наземную часть одного куста герметичным колпаком и пустить на него вредителей, соседние кусты через двадцать четыре часа начнут производить защитные фенолы, получив химический импульс исключительно через гифы почвенного гриба.

Частые вопросы

Почему венерина мухоловка не захлопывается от капель дождя?

Внутри створки мухоловки находятся три чувствительных волоска-триггера. Капкан захлопывается только в том случае, если насекомое заденет один волосок дважды за двадцать секунд или коснется двух соседних волосков подряд. Это предотвращает бесполезную потерю энергии от падения пылинок или случайных дождевых брызг.

Устает ли мимоза стыдливая, если прикасаться к ней слишком часто?

Постоянное складывание листьев истощает ресурсы растения. Перекачка ионов и воды требует затрат молекул АТФ, а сложенные листья не улавливают солнечный свет и перестают фотосинтезировать. Если касаться мимозы беспрерывно, она через несколько раз перестанет складываться, а при регулярном стрессе начнет сбрасывать листву и может погибнуть.

Имеют ли растения память на механические раздражители?

Биологи проводили эксперимент, многократно сбрасывая горшки с мимозой с небольшой высоты на мягкую подушку без повреждения корней. Через несколько десятков падений растение перестало сворачивать листья, поняв безопасность этой вибрации. Этот приобретенный навык сохранялся на протяжении нескольких недель.

Могут ли комнатные цветы на подоконнике защищать друг друга?

В условиях закрытой комнаты летучие защитные вещества накапливаются быстрее, запуская синтез танинов у соседних горшков. Однако культурные сорта за столетия селекции частично утратили дикие защитные свойства, поэтому полагаться только на их природный иммунитет без обработки от паутинного клеща или щитовки нельзя.