Световоды в растениях!

  Длительное время считалось, что ткани живых организмов плохо проводят свет. Американские исследователи Дина Д. Мандоли и Уинслоу Р. Бриггс изучали прохождение красного света гелий-неонового лазера по стеблям растений.

Оказалось, что в стеблях овса свет проникает на расстояние 4,5 сантиметра. Это было видно невооруженным глазом и фиксировалось с помощью электронного фотоумножителя, присоединенного к неосвещенному концу стебля.
«Что же в этом необычного? — скажет иной читатель, — почему бы растительной ткани не пропускать свет?». Удивительное состоит в следующем:              свет проходит не
только по прямому, но и по изогнутому стеблю. Иными словами, побеги растений содержат, по-видимому, систему световодов или оптических волокон. По всей вероятности, эта система играет важную роль в жизни растений, потому что их судьба в сильной степени зависит от света, который нужен не только для осуществления процесса фотосинтеза, но и несет им необходимую для жизни информацию о длине светового дня, изменении спектрального состава в зависимости от времени суток, о фазах луны и т. д. Попадая по световодам в различные органы растений, эта информация вызывает изменения в физиологических процессах, а благодаря им — ответную реакцию растительного организма.
Для людей, хорошо знающих ботанику, результат, полученный американскими исследователями, не покажется неожиданным. В пещерах нередко встречается мох схисто- стега перистая (Schistostega pennata). Характерная особенность мхов — образование из споры так называемой протонемы, или предростка, имеющего вид нити. У хорошо известного нам по школьному учебнику ботаники кукушкина льна из протонемы возникает затем обычный листостебельный побег. Схисто- стега отличается от кукушкина льна тем, что ее протонема сохраняется почти на протяжении всего жизненного цикла, за исключением периода образования органов спо- роношения. А прославилось это растение тем, что, живя в пещерах, вызывает в них свечение. Сразу оговоримся, что оно не имеет ничего об-

Схистостега перистая.


щего со свечением, возникающим при окислении лкшифе- рина, с помощью люцифера- зы, о котором мы говорили в разделе «Лесные и морские фонари». По-видимому, немецкий поэт и ботаник Гете имел в виду именно это удивительное растение, когда писал в поэме «Фауст» о прогулке Мефистофеля с Фаустом в горах Гарца:
Не освещает ли для пира Здесь Маммон пышно свой чертог?
Схистостега перистая очень часто встречается в горах Средней Европы. Она нередко светится в полумраке пещер и расщелинах скал, создавая такое впечатление, будто там зажжены мириады мельчайших лампочек, излучающих загадочное изумрудное сияние. Местные жители сложили о нем немало легенд, в которых человек, добывший драгоценности, всегда оставался, как говорится, у разбитого корыта: оказавшись на свету, дорогие самоцветы меркли, превращались в прах, подобно тому, как гаснет схистостега.
Схистостега обитает в очень своеобразных условиях: слабая освещенность, почвы кислые и бедные гумусом, температуры низкие, а влажность воздуха высокая. Немного найдется на Земле видов, спо' эбных жить рядом со схистостегой. Отсутствие конкурентов и позволило этому оригинальному мху освоить очень своеобразную экологическую нишу — пещеры, гроты и даже дупла деревьев. Среда обитания наложила отпечаток на его анатомическое строение. Из-за высокой влажности испарение воды растением затруднено, поэтому устьица у этого мха отсутствуют. Но самое интересное, что именно особенности строения определяют оптические свойства схистостеги: мох излучает не собственный, а отраженный свет, подобно тому как «светятся» глаза некоторых животных. Для этой цели протонема схистостеги перистой снабжена особыми пластинчатыми структурами, сидящими на прямостоячих веточках, растущих по направлению к свету, что позволяет пластинкам располагаться перпендикулярно по отношению к слабым световым лучам, проникающим в пещеру. Пластинчатые структуры состоят из клеток шаровидной или. линзообразной формы. Передняя стенка этих клеток, обращенная к свету, имеет сферическую форму, а задняя — воронкообразную. В углублении задней стенки располагаются четыре — шесть хлоропластов, а у передней — вакуоля, играющая роль линз. Слабые лучи рассеянного света, проникая в пещеру, падают на клетки пластинки и с помощью вакуолей концентрируются на хлоропластах, осуществляющих процесс фотосинтеза. Часть падающих на хло- ропласты лучей отражается задней стенкой клетки в виде изумрудно-зеленого свечения. Человеку, оказавшемуся в пещере, населенной схистосте- гой, кажется, что своды усыпаны драгоценными камнями. Способность отражать лучи позволяет хлоропластам более экономно использовать скудный свет, проникающий в пещеру.
Схистостега перистая — очень древнее растение. Она сохранилась на Земле с мезозойской эры.

В третичном периоде этот миниатюрный мох можно было встретить на больших пространствах. В настоящее время это единственный представитель единственного в семействе схистостегие- вых рода. Ареал вида очень широк. В нашей стране его можно встретить в горах Дальнего Востока и в Сибири, а в европейской части СССР — от Карелии до Днепропетровска. Немало схисто- стеги перистой произрастает в Карпатах. Этим растением можно любоваться в пещерах и скалах горы Пожижевской, расположенной недалеко от стационара Института ботаники АН УССР.
В пещерах тропических стран сходный эффект вызывают мхи из рода циатодиум (Cyathodium), особенно циатодиум пещерный. Свечение его также возникает в результате отражения световых лучей линзообразными клетками, расположенными на поверхности тела.
Уж коли речь зашла об оптических системах растений, следует упомянуть и об эпис- ции медной (Episcia cuprea- ta) — очень красивом травянистом представителе семейства геснериевых, уроженце Колумбии. Характерный признак эПисции — наличие свисающих или стелющихся побегов, схожих с усами земляники. Выращивают эписцию медную, как ампельное растение, которое привлекает внимание множеством хорошо заметных, ярко-красных цветков, но особую декоративность ей придают овальные, сильно опушенные листья. У них необычная коричневато-зеленая окраска и белый рисунок вдоль средней жилки. Листовые пастинки как бы отливают красивым металлическим блеском.
Как и протонема схистосте- ги перистой, листья эписции медной обладают способностью отражать свет в том направлении, откуда он падает на них. Природный механизм этого явления человек применил в автодорожном деле: свечение дорожного знака в темноте при освещении его фарами автомашины сходно с реакцией на свет схистосте- ги. Освещенные листья эпис- ций не просто блестят, они как бы загораются огнем. Такой эффект возникает благодаря особенностям строения эпидермиса их листьев.
Если у схистостеги перистой оптическая система предназначена для улавливания и усиления слабого светового потока, то перед другими растениями стоит иная проблема — как ослабить интенсивность солнечного света.
В середине XVII века в Англии начали культивировать представителей семейства аизооновых. Один из них — мезембриантемум хрустальный (Mesembryanthemum сгу- stallinum) стал широко распространенным декоративным растением. В народе его прозвали ледяной травой из-за развития на листьях особых сосочков, наполненных водой. Блестящая поверхность этих сосочков эффективно отражает солнечные лучи.
Родина мезембриантемума хрустального — Северная Африка, но большинство аизооновых распространено главным образом в Южной и Юго-За- падиой Африке. Многочисленны они в Капской области, особенно на проскогорье Карру. Здесь мало выпадает осадков — 100—300 миллиметров в год, а ночные температуры опускаются порой ниже 0 °С. В южноафриканской полупустыне Намакваленд обитает оригинальное небольшое растение фенестрария (Fenestra- ria). Название его образовано от латинского слова «фенест- ра» — окно. И это не случайно. В естественных условиях оно почти полностью погружено в субстрат, который предохраняет фенестрарию от перегрева палящими лучами солнца и обезвоживания. Как же это растение осуществляет процесс фотосинтеза?
Оказалось, что у него на поверхности почвы остаются кончики булавовидно вздутых сочных листьев. Это своеобразные оконца, через которые солнечный свет проникает в растение. Каждый булавовидный лист, по существу, представляет собой крошечную теплицу. Кончик его, выступающий из почвы, прозрачен, как стекло. Благодаря этому солнечные лучи попадают внутрь растения, почти не ослабевая. Правда, расположенные в поверхностных клетках листа кристаллы- оксалата кальция способствуют рассеиванию света, подобно матовому стеклу. Затем свет свободно проходит через водянистую прозрачную ткань, заполняющую внутренность листа, и, прежде чем попасть на находящиеся под землей внутренние стенки листа, где располагаются хлоропласты, рассеивается ею до оптимальной интенсивности. В результате стенки листа освещаются равномерно.
Получается              своеобраз
ная крошечная теплица, создающая оптимальные условия для протекания процесса фотосинтеза и жизнедеятельности фенестрарии в чрезвычайно суровой обстановке.
Итак, растения обладают различными оптическими системами, предназначенными для восприятия и лучшего использования света. Любопытно в связи с этим отметить, что в человеческом организме, как показали исследования, проведенные недавно в Институте клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения АМН СССР, существует своя система световодов. Это каналы акупунктуры, описанные под названием «меридианы» несколько тысячелетий назад древними китайскими врачевателями. И когда мы загораем на солнце, не воздействует ли свет на расположенные в глубине нашего тела органы?

Еще по теме Световоды в растениях!:

1. РАСТЕНИЯ-ЧАСЫ, РАСТЕНИЯ-СИНОПТИКИ
2. Продукты хвойных растений Живица — ценнейший продукт хвойных растений
3. География растений
4. «ПЛАЧУЩИЕ» РАСТЕНИЯ
5. ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ
6. «Кровожадные» растения
7. РАСТЕНИЯ-ПИОНЕРЫ
8. 1. Стимуляторы роста растений.
9. ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ
10. Закладка и сушка растений.
11. Комнатные растения
12. РАСТЕНИЯ- «НЯНЬКИ »
13. КОЭВОЛЮЦИЯ НАСЕКОМЫХ И РАСТЕНИЙ
14. ЭКОЛОГИЯ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ
15. Глава 5. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
16. Глава 4 ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ