Техника информации: от сигнальных флажков до компьютера

Сигнальные флажки, светофоры, запахи и тепло

Растения добились многого в области статики сооружений, они успешно передвигаются по суше, по воде и по воздуху, являются мастерами своего дела в гидравлике и прикладной термодинамике, научились использовать энергию света, прекрасно чувствуют время и могут проводить точные химические анализы. И во всех перечисленных областях они достигли истинного совершенства. Если перелистать справочник инженера или ознакомиться с перечнем факультетов в техническом вузе, то можно обнаружить, что все рассказанное в этой книге о необыкновенных возможностях растений имеет свои параллели в различных областях пауки и техники. Но до сих пор ничего еще не говорилось ни об измерительной технике, ни о технике передачи информации. Задача этих двух направлений знаний - помочь человеку ориентироваться в окружающем мире, научиться распознавать события, уметь излагать свои мысли, так, чтобы они стали понятны другим. Это круг тех проблем, с которыми очень часто приходится сталкиваться и растениям. Каким же образом они решают их?

Под информационной техникой в узком смысле слова понимают передачу информации, а в широком - также ее получение, обработку и накопление. Но где же растениям приходится решать подобные задачи? Разумеется, там, где они вынуждены сотрудничать с другими живыми существами. Сказанное относится в первую очередь к опылению растений с помощью насекомых или других животных. Для того чтобы насекомые могли с наибольшей пользой для обеих сторон (для себя - получить как можно больше сладкого нектара, для растений - эффективно опылить их) перелетать от цветка к цветку, процесс опыления должен быть организован очень рационально. Это становится возможным только посредством применения тех или иных методов передачи информации. Растения, например, должны выставить сигналы, которые делали бы их цветки особенно заметными. Такой прием позволит намного уменьшить число разведывательных полетов. Особую маркировку надлежит иметь тем цветкам, которые не достигли еще зрелости, то есть не могут быть опылены и не в состоянии предложить насекомому сладкую взятку за его труд. Важно также каким-то образом отметить цветки, которые уже опылены и не содержат более нектара, ибо им уже успел полакомиться кто-то ранее. Это избавит насекомое от напрасной работы. От вида опылителя зависит выбор растениями соответствующего сигнала. Для пчел и жуков должны существовать одни сигналы, для мух - другие, а для колибри или летучих мышей - третьи. Цветок, опыляемый только птицами, не должен привлекать насекомых. На открытой территории предпочтение следует отдавать оптическим средствам сигнализации. Напротив, для плохо просматриваемой местности надо найти другие методы связи.

Каталог существующих у растений приемов передачи информации можно сравнить с программой работы технолога, занятого в промышленности. Объем стоящих перед растениями в этой области задач чрезвычайно велик. В связи с этим палитра найденных ими решений настолько богата, что до сих пор человеку удалось тщательно изучить лишь незначительную часть их. На эту тему написана не одна толстая книга. Как и в других случаях, нам остается лишь одно: ограничить наш рассказ несколькими примерами.

В качестве одного из самых важных средств приманивания насекомых или других животных природа широко использует оптическую сигнализацию. "Если бы люди не догадались еще раньше сравнить эти знаки приманивания с вывешенными напоказ флагами, то даже самый бесстрастный наблюдатель сделал бы это, едва только увидел цветки Musaenda", - писал еще в конце прошлого века кто-то из ботаников об одном из лазящих растений Малайских островов. Небольшого пятилепесткового венчика цветка растению, по-видимому, недостаточно для привлечения опыляющих его бабочек. Обычный прицветник трасформировался у него в большой вертикально посаженный лист молочно-белого цвета с размерами 5 сантиметров на 10 сантиметров. Это яркое светлое пятно хорошо заметно издали. Его воздействие как сигнального флажка усиливается его окраской, создающей эффект "светофора". Белый или чуть-чуть желтоватый оттенок избран растением не случайно, поскольку на чистые и светлые тона реагируют прежде всего бабочки. В тех же случаях, когда растения нуждаются в помощи мух, преобладают телесно-грязные, пестрые темно-коричневые краски или неприятные для человека черно-красные тона. Нередко цветки насекомоопыляемых растений источают сильные гнилостные запахи, например, запах гниющего мяса, разлагающегося белка или казеина. Цветовая гамма, пятнистый рисунок, неприятный запах, значительные, как правило, размеры этих цветков (растение-паразит раффлезия имеет, по-видимому, самые крупные в мире цветки - более одного метра в поперечнике!) довольно убедительно для своих посетителей имитируют разлагающуюся, кровоточащую тушу погибшего животного, суля мухам богатую поживу.

Итак, наряду с формой и цветом, выступающих в качестве сигнала приманивания и различающихся в зависимости от того, на кого они рассчитаны, мы в данном случае столкнулись и с запахами как средством передачи информации. Но поговорим еще немного об окраске. Особый интерес представляют цветы, окрашенные в ярко-красные тона. Вообще существует крайне мало насекомоопыляемых растений, цветки которых были бы однотонно алыми. Хорошо известно, что насекомые не могут различать красный цвет спектра. По способности распознавать цвета их можно сравнить с дальтониками, которые не воспринимают красный и зеленый оттенки. И в самом деле, пока не удалось обнаружить ни одного растения, цветки которого были бы окрашены в чистый красный цвет и опылялись бы насекомыми. И все же такая расцветка у растений встречается. Но опыляют их не пчелы, мухи, жуки или бабочки, а птицы, например крошечные колибри, обитающие на Южноамериканском континенте, или столь же миниатюрные медососы, живущие в тропических частях восточного полушария. Глаза этих птиц чрезвычайно чувствительны ко всему красному. Но особенно привлекает их пурпурно-красный цвет, который они в состоянии различать с большого расстояния.

Для тех летучих мышей, которые питаются сочными плодами и нектаром цветов и кормятся обычно в сумеречные часы, светлые тона оказываются особенно притягательными. Лепестки цветков одного из видов тропических лиан (Freycinetia), опыляемого только крыланами, или "летучими собаками"^*, имеют светлую розовато-красную окраску. Сочные, с кислым привкусом, они являются для этих весьма прожорливых животных обычным кормом.

^* (Летучие собаки - один из крупных видов летучих мышей кормящихся фруктами. Иначе эту мышь называют крыланом, или калонгом. Его длина около 40 сантиметров, размах крыльев почти полтора метра. Окраска крылана рыжевато-бурая. Обитает в лесах Индонезии. - Прим. перев.)

Цветки, сигнализация которых рассчитана на приманивание птиц, обладают характерным только для них строением. Как правило, это трубчатые цветки. Нектар спрятан глубоко в цветке. Достать его могут лишь птицы с помощью своего тонкого и длинного клюва и языка. Иногда колибри идут на хитрость, чтобы облегчить себе труд: они проклевывают цветок с другой, нижней, стороны, стремясь добраться до сладкого блюда более коротким путем. Но такое поведение птиц отнюдь не в интересах растения. Ведь, отдав нектар, они должны получить свое: опыление. Один южноамериканский кустарник (Jochroma macrocalyx) успешно борется с подобными уловками колибри. Едва только пичужка пробуравит своим острым клювом чашечку цветка, как ее с "ног до головы" обдает струйкой воды. Это вынуждает колибри надолго запомнить полученный урок и отказаться от намерения похитить нектар с "черного хода".

Бесполезно подлетать к цветкам, которые еще не раскрылись. Это хорошо известно и насекомым и птицам, а потому они и не совершают такие ненужные полеты. Однако у некоторых растений цветки хотя и полностью раскрыты, но, поскольку они не созрели, не содержат в себе ни капли нектара: попытка опылять их была бы просто бессмысленной. Человеку пока ещё не удалось разгадать, каким образом цветок сигнализирует насекомому: "У меня еще ничего нет, поэтому не трудись, не ищи напрасно нектара, а лети лучше сразу к другому цветку". Можно лишь предположить, что здесь существуют какие-то чрезвычайно мелкие оптические знаки, которые человеческий глаз не в состоянии различить, но которые дают насекомому или птице соответствующую информацию. А в результате насекомые бывают избавлены от излишних визитов и получают возможность за то же время посетить большее число цветков, что опять же оборачивается пользой для опыляемых растений. Сигналы подают и те цветки, которые уже опылены и у которых предшествующий посетитель забрал уже всю сладкую добычу. В большинстве случаев они быстро и резко меняют свою окраску или столь же быстро увядают. Вот почему те, кто содержит оранжереи с орхидеями, никоим образом не допускают насекомых в помещение: опылившись, орхидеи тотчас увянут.

В качестве приманивающего средства, помимо цвета, растения используют ароматические вещества, эффективность которых особенно высока в тех случаях, когда в густой растительности визуально трудно обнаружить цветок. Состав приспособительных признаков здесь столь же разнообразен, как и в системе оптической сигнализации. Мухи обладают исключительно тонким обонянием, но применительно лишь к немногим пахучим веществам, имеющим непосредственное отношение к их образу жизни. Все остальное они просто не воспринимают. По этой причине цветы, опыляемые мухами, издают обычно резкий запах падали. В данном примере не следует недооценивать того, что создается химической лабораторией растения: они имитируют те пахучие соединения, которые в обычных условиях выделяются совершенно иными субстанциями. В свою очередь у пчел чувство обоняния сходно с нашим, поэтому неудивительно, что для нас весьма приятен запах цветов, с которых пчелы собирают нектар, одновременно опыляя их. Особенно хорошо развито обоняние у некоторых видов бабочек и жуков. Они реагируют на вещества, не воспринимаемые человеком даже в большой концентрации, и тогда, когда их концентрация составляет менее 0,0000005 миллиграмма в одном кубическом метре воздуха. Они в состоянии за несколько километров распознать запах одного-единственного цвет-ка и безошибочно определить путь к нему: информация получена ими с минимальными затратами материалов и энергии. С какого же расстояния привлекает их в таком случае интенсивный запах цветущих живых изгородей или деревьев?

Тройная система эффективной сигнализации имеется у обыкновенного аронника - травянистого растения, обильно цветущего весной во влажных лесах речных пойм. В период цветения растение выпускает большое, напоминающее нос ладьи покрывало соцветия. С внешней стороны беловатое, иногда красноватое или зеленоватое, внутри оно фиолетово-коричневое. Если наклониться к цветку, то можно почувствовать навязчивый и неприятный запах гниения, ставящий в известность всех мух в округе о том, что здесь им есть чем поживиться. Более того, цветок аронника, как и многие виды его тропических сородичей, приманивает насекомых, излучая тепловые лучи, к которым мошкара и мелкие мухи в прохладные апрельские дни довольно чувствительны. Расходуя на интенсивное дыхание накопленный в организме крахмал, початочек действует подобно отопительному элементу, нагревая нижнюю сосудообразную часть обвертки соцветия до температуры 40°, что создает резкий контраст по сравнению с наружной температурой. Растение как бы предлагает насекомым теплое пристанище внутри соцветия, которое те охотно посещают, тем более что им там приготовили и хороший стол. Но попавшее туда насекомое прежде используется растением в своих корыстных интересах. Через кольцо тончайших волосков, которые могут сгибаться лишь в одну сторону, мелкие мушки проникают в цветок и становятся на время пленниками растения. Насекомое должно вначале опылить женские цветки, расположенные в самом низу "сосуда", той пыльцой, которую оно принесло с собой, затем над ним раскрываются мужские цветки, которые осыплют его свежей пыльцой, и только тогда волоски на входе свернутся в пружину, освобождая насекомому путь наружу. Как видим, помимо тройной системы сигнализации, аронник реализует еще один элемент техники связи: обработку поступающей информации. Функционирование механизма опыления у аронника напоминает нам управление производственным процессом в промышленности с помощью ЭВМ.