Энергетика - ключ к пониманию специфики движений у растений

Как свидетельствуют рассмотренные нами в предыдущих главах книги ответные реакции, у растений обнаруживаются разнообразные изменения положений в пространстве. Это касается как движений, происходящих внутри клеток, и свободных перемещений, так и движений органов, закрепленных в субстрате растений. Для высших растений особенно характерны последние. Стебель, листья и корни способны к обусловленным тропизмами и настиями, а также к автономным ответным реакциям, благодаря которым занимают благоприятное для жизни положение в пространстве. Несмотря на отсутствие органов чувств или нервов, растения могут воспринимать действие света, температуры, силы тяжести, химикалий и других раздражителей. Несомненно, это - удивительное свойство растений. То же можно сказать и об управлении автономными движениями посредством физиологических часов. И хотя движения у растений весьма отличны от движений животных, они также имеют существенное значение. Даже чисто механические движения, в осуществлении которых живая протоплазма едва ли играет какую-либо роль, приносят растениям очень большую пользу.

Ныне существующие растения и животные, а также свойственные им разнообразные формы движения возникли в процессе эволюции. Важнейшими узловыми событиями во время этого развития от низших форм к высшим, продолжавшегося миллиарды лет, были, в частности, переход от водного образа жизни к наземному и возникновение гетеротрофного и автотрофного способов питания. К числу важнейших факторов эволюции принадлежат изменчивость, отбор и изоляция. Предпосылками для эволюции служат размножение, обеспечивающее сохранение вида, и генетическая изменчивость потомства его представителей. Благодаря отбору и изоляции растения могли все больше и больше приспосабливаться к условиям окружающей среды. При этом мы имеем в виду не только крупные экосистемы, такие, как, например, тропический дождевой лес, летнезеленые лиственные леса, саванны, тундры, моря и реки, но и экологические ниши.

Со спецификой движений растений самым тесным образом связана их энергетика. Как известно, под энергией понимают способность выполнять какую-либо работу. Как раз в последние годы энергетические проблемы все более и более становятся центром всеобщих интересов; ведь каждый из нас знает, что автомобили, паровозы, тепловозы, самолеты и ракеты нуждаются в горючем. Для движений животных и человека требуется "горючее", получаемое ими в виде пищи. В отличие от механических аппаратов и животных, которые в этом отношении зависимы от богатых энергией соединений, растения могут самостоятельно синтезировать такие вещества из СО₂ и H₂O, используя солнечный свет. Этот называемый фотосинтезом и уже неоднократно упоминавшийся нами процесс имеет для растений основополагающее значение.

О получении растениями энергии от солнца и ее использовании ими мы достаточно хорошо осведомлены благодаря интенсивно проводимым исследованиям этих процессов. Коротко говоря, сначала солнечная энергия с помощью хлорофилла превращается в химическую энергию, служащую затем для осуществления синтеза углеводов. В качестве еще одной ступени биологического превращения энергии надо назвать дыхание, при котором вследствие окисления питательных веществ освобождающаяся энергия запасается уже упоминавшимся соединением - АТФ. В итоге эта форма энергии используется для выполнения биологической работы. Вероятно, еще со школьных времен вы помните, что работу определяют как произведение силы и расстояния. Если происходит сокращение белковых фибрилл, то это - механическая работа, тогда как в основе изменений положения листьев мимоз и других растений лежит осмотическая (связанная с транспортом веществ) работа. Если происходят процессы биосинтеза, то говорят о химической работе. Она играет определенную роль не только при движениях, обусловленных ростом, но и при действии механизмов набухания и молекулярного сцепления, которые могут совершаться лишь в тех случаях, когда имеются растительные структуры сложного строения. Все эти разнообразные виды работы совершаются в растительных клетках, располагающих такой системой превращения энергии, эффективности которой до сих пор не удалось достигнуть (превысить) ни одной из машин.

Имея в виду энергетику, мы лучше понимаем тесную связь гетеротрофного способа питания с обязательной подвижностью животных, а также автотрофии с движениями органов растений. Закрепленные в субстрате растения, так сказать, вовсе не нуждаются в смене мест обитания.

Хотя для осуществления проводившихся до сих пор исследований движений у растений уже использован широкий круг научных достижений, еще имеются многие нерешенные проблемы, на которые мы неоднократно указывали. Бесспорно, решение этих и других вопросов станет в ближайшие годы одной из интереснейших стоящих перед исследователями задач.