Самоорганизация и неравновесные
процессы в физике, химии и биологии
 Мысли | Доклады | Самоорганизация 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   

К.А. Тимирязев. Лекция IX. Растение и животное
от 13.06.07
  
Доклады


Различие растения и животного, следовательно, не качественное, а только количественное; в обоих совершаются те же процессы, но в одном преобладают одни, в другом - другие. Если в результате, в итоге, оказывается окисление, трата вещества и проявление энергии, мы имеем перед собой тип животного; если, наоборот, в итоге оказывается раскисление, накопление вещества, поглощение энергии, мы имеем перед собой тип растения. Животное и растение разделили между собой труд: животное расходует то вещество и ту энергию, которые запасаются растением; в свою очередь растение необходимую для него энергии получает от солнца. Животное зависит от растения, растение зависит от солнца. Таким образом, мы восходим до самого общего представления о жизни растения, до понятия о его значении, о его роли в органическом мире. Это - роль посредника между солнцем и животным миром. Растение или, вернее, самый типичный его орган - хлорофилловое зерно - представляет то звено, которое связывает деятельность всего органического мира, все то, что мы называем жизнью, с центральным очагом энергии в нашей планетной системе. Такова космическая роль растения

В предшествовавших лекциях мы ознакомились с тремя отправлениями растительного организма: питанием, ростом и воспроизведением, которое с известной точки зрения можно рассматривать как частный случай роста. При поверхностном взгляде на природу, имея в виду только те формы и те явления, которые встречаются на каждом шагу, мы легко можем притти к заключению, что этими тремя отправлениями исчерпывается вся жизненная деятельность растения. Эта мысль выразилась в том определении растительной жизни, которое сложилось, вероятно, с незапамятных времен: растение живет (т.е. растет, питается), но лишено движения; иногда еще поясняют: произвольного движения. В этом отсутствии движения, самодеятельности мы видим существенную черту, отличающую растение от животного: недаром и обратно о человеке, жизнь которого ограничивается чисто растительными процессами, мы говорим, что он прозябает. Но справедливо ли такое общее суждение о растении? Более широкий взгляд на растительное царство, более близкое знакомство с растением вскоре убеждают нас в поспешности такого обобщения: мы с удивлением открываем, что явления движения не только не отсутствуют, но даже очень распространены в растительном мире.
Прежде всего обратимся за показаниями к микроскопу. Будем наблюдать при его помощи целую, неповрежденную клеточку в эпоху ее полного развития и при возможно естественных условиях. Для этого выберем волоски, покрывающие в виде пушка поверхность стеблей и листьев или молодых корней и состоящие из одной клетки или одного ряда клеток, или же осторожно вырежем острой бритвой ломтик из листа или стебля водяного растения, например, валлиснерии (растение, которого узкие тесьмовидные листья можно видеть в любом комнатном аквариуме, а цветы в период оплодотворения представляют любопытные явления, описанные в предшествующей лекции), такой тонкий, чтобы он был прозрачен, но чтобы при всем том рассматриваемые клеточки не были поранены. Водяные растения удобны именно потому, что все наблюдения под микроскопом производятся в воде. Следовательно, клеточка остается в естественной среде. Если все условия соблюдены, температура не слишком низка и клеточки не повреждены, через несколько минут на наших глазах обнаружится одно из самых любопытных явлений, какое может представить органический мир. Сок клеточки или, вернее, та составная часть ее содержимого, которую мы назвали протоплазмой (см. лекцию II) и которая в виде слоя густой жидкости выстилает внутреннюю поверхность стенок или же в виде струек перебрасывается через полость клетки, наполненную более жидким соком, - эта протоплазма сначала медленно, затем быстрее и быстрее начинает двигаться в каждой клеточке (не следует упускать из виду, что движение это увеличено микроскопом; в действительности оно очень медленно, обыкновенно не скорее движения минутной стрелки обыкновенных карманных часов). Движение это особенно ясно заметно в тех случаях (как у валиснерии), где в протоплазме плавают яркозеленые зернышки хлорофилла: можно видеть, как эти зернышки, увлекаемые быстрым током протоплазмы, несутся вдоль одной продольной стенки клеточки, заворачивают по другой поперечной стенке, чтобы вернуться к точке своего отправления, и затем вновь и вновь повторяют свое круговое странствие. Это быстрое вращательное движение протоплазмы можно наблюдать в одной и той же клеточке по целым часам и даже дням. В таких клеточках, в которых протоплазма образует общую сеть струек, движение не ограничивается круговым током вдоль стенок, а замечается и в тонких струйках, пересекающих полость клетки; движение можно заметить в любом волоске, в знакомых нам волосках традесканции, в жгучих волосках крапивы, а также в клеточках мякоти плодов, как, например, в тех крупных, свободных, видимых простым глазом клеточках, из которых состоят самые зрелые, рассыпчатые части арбуза. Стоит взять иглой несколько таких клеточек, и, положив их под микроскоп, в каждой из них увидим это любопытное явление струйчатого движения протоплазмы. Таким образом, протоплазма описанных клеточек находится в постоянном движении, и движении притом самостоятельном, так как оно не вызывается никакими внешними физическими деятелями, хотя эти деятели, как, например, теплота, электричество, могут изменять, т.е. ускорять или замедлять, или даже вовсе прекращать его. Нам известно так много примеров этого движения и в таких разнообразных случаях, что становится в высшей степени вероятным, что движение свойственно протоплазме всех клеточек, по крайней мере в известный период их существования.
таб.3Это движение протоплазмы иногда обнаруживается в еще более любопытной форме и в таких размерах, что становится видимым даже невооруженному глазу. Есть группа организмов, до того своеобразных, что долгое время не знали, куда их причислить - к растениям или к животным: да и теперь еще некоторые ученые помещают их в особое третье царство нерастений и неживотных, но справедливее их отнести к простейшим растениям, именно к грибам. Они называются слизистыми грибами, потому что в течение значительной доли своей жизни представляют не что иное, как накопление протоплазмы без всякого строения, без клеточных оболочек, следовательно, имеют вид слизи бесцветной, буроватой или яркожелтого цвета. Организмы эти появляются на поверхности гниющего дерева, тлеющих листьев и т.д.; особенно хорошо известен один подобный организм, появляющийся и на кучах корья на кожевянных заводах. Как видно на акварелях А.Н. Строганова, это небольшие массы желтого цвета, не имеющие никакой определенной формы, а пронизывающие гниющий пень в виде тонких прожилок или собирающиеся на поверхности в виде разнообразно ветвящихся струек или более сплошных, округло-бугорчатых с поверхности скоплений. Стоит прикоснуться к ним пальцем, чтобы убедиться, что это только густая жидкость, вроде сметаны. А если чем-нибудь отметить положение и запомнить форму этих полужидких масс (так называемых плазмодиев), то, к немалому удивлению заметим по прошествии небольшого промежутка времени, что они значительно переместились и изменили свое очертание. Присматриваясь пристальнее к одному тонкому разветвлению плазмодия или, еще лучше, наблюдая его под микроскопом, мы непосредственно убеждаемся в его движении. 73Эти веточки или струйки выпускают из себя отроги, в которые переливается протоплазма из соседних частей; образовавшийся отрог втягивается обратно в общую массу, появляется другой, протоплазма приливает к нему; таким образом, то стягиваясь, то распыляясь, плазмодий ползет во все стороны (фиг. 73 и 74, внизу), но преимущественно по одному какому-нибудь направлению, весь переползает с места на место, на значительное расстояние, выползает на свет, вползает вверх на встречающиеся предметы, например, на подставленную ему бумагу или стекло, - словом, странствует до тех пор, пока не наступит для него период размножения. Тогда он превращается в неопределенной формы лепешки, величиной иногда в целую ладонь. Эти лепешки снабжены тонкой, очень хрупкой, легко проламывающейся коркой, под которой оказывается тончайшая пыль, которая поднимается из-под ног, когда раздавишь зрелый дождевик. Пыль эта в обоих случаях состоит, главным образом, из мельчайших клеточек, служащих для размножения этих грибов - это их споры. 74Споры нашего слизистого гриба, прорастая, сбрасывают оболочку и вскоре обращаются в микроскопические массы, постоянно меняющиеся в своей форме, - в комочки протоплазмы (фиг. 74), которые представляют в малых размерах то же ползучее переливчатое движение, которое только что описано у целых плазмодиев, что и понятно, так как сами плазмодии, т.е. заметные для невооруженного глаза скучения протоплазмы, образуются через слияние громадного числа микроскопических малых комочков, происшедших из спор (фиг. 74).
Мы видим, следовательно, что протоплазме, этой основе всякой клеточки, растительной или животной, присуще своеобразное, пока еще недостаточно обьясненное движение и притом независимо от того, будет ли она заключена в оболочке или будет совершенно свободна, как в плазмодиях слизистых грибов (Существует вполне удовлетворительная попытка физического обьяснения этих движений. Мы, к сожалению, не можем остановится на ней, так как для этого потребовалось бы длинное отступление в область физики; сажем только, что смешивая две жидкости, можно получить под микроскопом совершенно такие же формы и движения).
Описанными случаями не исчерпываются явления движения, проявляемые растительной клеточкой. Мы до сих пор познакомились с одним родом движения - текучим движением бесформенных масс; познакомимся теперь с быстрыми поступательными движениями целых клеточек. Споровые растения представляют нам бесчисленные примеры подобного явления. Выберем на удачу несколько примеров, останавливаясь преимущество на растениях, попадающихся на каждом шагу.
75 Подберем, например, мертвую муху и бросим ее в стакан с водой. Не пройдет двух-трех дней, как мы заметим тончайший белый пушок, образующий как бы сияние вокруг всего тела мухи (фиг. 75). Это - плесень, т.е. микроскопический грибок. Рассматривая под микроскопом лучисто расположенные веточки его, мы на концах многих из них замечаем продолговатые мешочки, наполненные бесцветными крупинками (фиг. 75). Если оставить в капле воды под микроскопом несколько подобных мешочков и от времени до времени заглядывать в микроскоп, то почти наверное уловим момент, когда один из них у нас на глазах лопнет при своей верхушке и выпустит наружу находящиеся в нем крупинки. Крупинки эти столпятся у отверстия; тогда можно заметить, что на переднем приостренном конце у каждой находятся две реснички. Но пройдет несколько мгновений, и вся кучка дрогнет, сначала некоторые, а затем одна за другой, и все крупинки закопошатся, закрутятся и разбегутся во все стороны, потрясая своими ресничками, которые теперь уже трудно заметить; и долго еще потом они суетятся, пробегая через поле микроскопа, сталкиваются, толкаются о встречные предметы или, отскакивая от них, уносятся в другом направлении.
Движение это невозможно отличить от движений инфузорий; оно до того противоречит ходячим понятиям о неподвижности растения, что первые наблюдатели подобных явлений отказывались верить своим глазами, что это тела растительного происхождения, и полагали, что это животные, развившиеся в растении. Эти подвижные клеточки по прошествии некоторого времени останавливаются, прорастают и дают начало новому организму, - это, следовательно, споры. Для того, чтобы напомнить их сходство с животными, их так и называют - зооспорами, т.е., животноспорами, или лучше, подвижными блуждающими спорами.
76Познакомимся еще с одним примером зооспор из другого класса растений - из класса водорослей. На подводных предметах, в прудах, речках и канавах, а иногда на поверхности очень сырой почвы попадается яркозеленая водоросль, состоящая из одной трубчатой, очень сильно ветвящейся клеточки. Если летом оставить такую водоросль в стакане с водой, то каждое утро заметим любопытное явление: на поверхности воды, на краю стакана, обращенным к свету, появится узкая яркозеленая полоска. Если стакан повернуть так, чтобы зеленый край был обращен от света, то заметим, что зеленая полоска исчезает и вскоре появляется снова со стороны, обращенной к свету; можно повторять опыт несколько раз с одинаковым успехом; ясно, что это зеленое вещество способно двигаться и движется по направлению к свету. Посмотрим, из чего же состоит это зеленое вещество и откуда оно взялось. Положим каплю воды с этим зеленым веществом под микроскоп, увидим, что она кишит снующими по всем направлениям зелеными клеточками (фиг. 76.I, верхняя). Клеточки эти лишены оболочки, они состоят из комка протоплазмы, усеянного на всей поверхности мерцающими ресничками. Обратимся теперь к самой водоросли и посмотрим, какое отношение имеет она к этим движущимся зеленым клеточкам. На концах ее зеленых трубочек мы заметим булавовидные вздутия, наполненные более темной и густой зеленой массой (фиг. 76.I). Если будем следить несколько времени за таким вздутием (нужно только наблюдать рано утром, так как позднее, днем, этого явления уже не происходит), то увидим, что зеленая масса собирается в круглый или, вернее, эллиптический комок, выползает из раскрывающегося на вершине мешочка и начинает двигаться (76.I). Это, следовательно, крупная зооспора, образовавшаяся из протоплазмы нашей водоросли.
Движения, которые нам представляют споровые растения, не ограничиваются зооспорами. В предшествовавшей главе мы видели, что у этих растений встречается яркое различие полов, но для примера, ради простоты, мы нарочно выбрали такие случаи, в которых и мужские и женские клеточки неподвижны и приходят в соприкосновение посредством срастания. Но в громадном большинстве случаев мужская клеточка обладает подвижностью и, таким образом, проникает до женской, заключенной в особом органе. В сравнительно редких случаях и мужская и женская клеточки подвижны, подобно описанным зооспорам: при своих движениях они сталкиваются, слипаются и, наконец, сливаются в одну общую массу, в одну клеточку, в спору. Вообще же у водорослей, мхов, у папоротников, хвощей м плаунов подвижность свойственна только мужской клеточке, которая притом принимает своеобразную форму, чаще всего форму спирально закрученного волоска или змейки, снабженной иногда ресничками. Эти так называемые живчики или антерозоиды одарены двойным движением: они быстро продвигаются в поступательном направлении и в то же время вращаются вокруг своей оси. Таким образом, оплодотворение, обеспеченное у семенных растений сложными приспособлениями, способствующими перенесению неподвижной цветочной пыли на рыльце, здесь достигается подвижностью самих клеточек, живчиков (как было замечено в предшествующей лекции, в цветневых трубочках некоторых растений найдены живчики; важное значение этого факта мы будет в состоянии оценить в следующей лекции). Увидать живчиков всего легче у мхов. Если весной сорвать стебелек так называемого кукушкина льна, т.е. того крупного мха, который образует круглые, мягкие, как подушки, зеленые кочки в наших лесах и болотах, и подавить невзрачные буроватые шишечки, которые в это время можно заметить на конце многих стебельков, то заметим небольшие беловатые капли; в каждой такой капле кишат миллионы живчиков. На прилагаемом рисунке (фиг. 76.II) изображено оплодотворение женской клеточки одной морской водоросли, встречающейся и в Балтийском море, так называемого фукуса. Эта клеточка сама по себе неподвижна, но вокруг нее кишат живчики, которые нередко облепляют ее сплошным слоем и тогда увлекают ее в своем движении.
Итак, растительный мир, наблюдаемый в микроскоп, оказывается полным движения: движется протоплазма в бесчисленных, хрустящих у нас на зубах, клеточках арбуза; движутся мириады зооспор, кишащих в каждой зацветшей луже; движутся в каплях ночной росы живчики мхов и папоротников, пролагающих себе путь к женской клеточке, чтобы оплодотворить ее. Но не встречаем ли мы явлений движения и в более заметной форме в тех органах и у тех растений, которые мы можем наблюдать невооруженным глазом и которые невольно представляются уму, когда мы произносим слово растение? Не трудно убедиться в существовании и подобных явлений, хотя они более редки, чем явления первой категории. Они особенно ясно выступают в растениях, обитающих теплые страны или наши теплицы, и это понятно, - всякого рода движения растений ускоряются с повышением температуры: так, например, движение протоплазмы можно по произволу ускорять или останавливать, подвергая наблюдаемые клетки нагреванию или охлаждению.
Говоря о движениях органов высших растений, должно ясно различать двоякого рода движения: одни - медленные, постепенные, которые подобно росту, мы замечаем только по их последствиям и которые обыкновенно зависят от влияния изменяющихся внешних условий, и другие - быстрые, порывистые, как движения животных, вызываемые, как эти последние, внешним раздражением или происходящие без всякого раздражения, будто самопроизвольно.
К первой категории относятся явления так называемого сна растений, т.е. те изменения в положении листьев и частей цветка в различные часы дня и ночи, которые в большей или меньшей степени обнаруживается почти у всех растений, но у некоторых проявляются в особенно резкой форме. Если вы взглянете на поле, засеянное красным или пурпурным клевером, днем и вечером, в сумерки, то заметите, что оно представит совершенно различный вид: днем его поверхность будет гораздо ровнее, потому что тройчатые листочки лежат почти горизонтально и всей своей обращенной к нему поверхностью улавливают падающий на растение свет; напротив, в сумерки вся поверхность поля представляется как бы взьерошенной, и, присматриваясь к отдельным листочках, мы видим, что все три лопасти листа приподняты кверху и обращают к небу уже не плоскость, а ребра; две боковые лопасти прижаты одна к другой, а третья - к их ребру. Листья других растений при ночном положении опускают свои пластинки, и тогда можно, пожалуй, подумать, что они поникли, как у завядших растений; здесь же они, напротив, приподняты; следовательно, ясно, что мы имеем дело не с завяданием, а с совершенно особых механизмом.
В еще более развитой форме обнаруживается явление сна в органах цветочных. Так, например, рано утром или под вечер мы не замечаем тех желтых головок одуванчика, которые так пестрят днем наши садовые лужайки. Это зависит от того, что головки эти открываются днем под влиянием света; в очень пасмурную погоду они и днем могут оставаться закрытыми. Другие цветы, напротив, закрываются днем; таково, например, очень обыкновенное у нас растение козлобородник, с похожими на одуванчик, но более крупными желтыми цветочными головками; они открываются рано утром, а часам к 10-11 уже вновь закрываются.
Эти явления  очень занимали ботаников в прошлом столетии; предлагали даже составить так называемые часы флоры, т.е. определять время дня по раскрытию и закрыванию различных цветов. Не трудно убедиться, что явления эти зависят от действия света и теплоты. Особенно удобны для того цветы так называемого крокуса, которые в таком изобилии можно видеть в цветниках и в комнатах. Его крупные цветы открываются днем, закрываются ночью, но то же самое явление можно вызвать попеременно, затемняя или освещая их, или перенося из теплого помещения в холодное и обратно. Перемена температуры в 5-10 градусов заставляет их открываться и закрываться через несколько минут.
Обьяснить все подобного рода явления мы можем неравномерным ростом или напряжением тканей верхней и нижней или наружной и внутренней частей движущегося органа. Мы видели, например, что свет задерживает рост, следовательно, под его влиянием наружные части будут задержаны в росте, внутренние их обгонят и будут стремиться наружу, цветок раскроется; но теперь большему освещению будут подвергаться эти внутренние (или верхние) части; наружные (или нижние), затененные в свою очередь, опередят их в росте, цветок закроется. Сходные с этим рассуждения можно применить и к влиянию колебаний температуры.
Такова сущность этих явлений; в конечном результате они могут быть сведены к неравномерному росту, и, действительно, они обыкновенно наблюдаются в органах, еще не завершивших своего роста (некоторые случаи этих явлений, впрочем, более сходны с явлением следующей категории, т.е. зависят от присутствия особой ткани, в которой изменяется содержание воды, а следовательно, и напряжение клеточек. В этих случаях, понятно, явление наблюдается и на вполне выросших растениях. Таковы, например, явление сна листьев). Не таковы движения другой категории, которые происходят быстро, почти моментально вслед за вызвавшим его раздражением или даже без всякого внешнего толчка, как бы самопроизвольно. Познакомимся с несколькими примерами подобных явлений.
77 изображает схематический разрез цветка барбариса: л обозначает положение лепестков, т и т - тычинки, р - пестик с сидячим рыльцемНачнем с самого обыкновенного случая, наблюдаемого у растения всем знакомого, у барбариса. В средних желтых, несколько напоминающих маленькие розы, цветков этого растения помещается пестик с сидячим рыльцем (фиг. 77.p), окруженный шестью тычинками. Тычинки в спокойном состоянии имеют положение, как показано при m слева. Но стоит только прикоснуться иглой к основанию нити ( как это показано на фигуре0, и тычинка мгновенно приходит в движение и принимает положение m справа, т.е. прикладывается пыльником к рыльцу. В таком положении она остается несколько времени, но потом, мало-по-малу, возвращается в нормальное положение для того, чтобы при малейшем раздражении снова приложиться к рыльцу. Движение при раздражении хотя в несколько иной форме свойственно также тычинкам василька, чертополоха, артишока и других растений. Описанные движения касаются если не микроскопических, то все же довольно мелких органов и потому не производят такого поражающего впечатления, как движения раздражительных листьев разводимой в оранжереях недотроги-мимозы.
78Нужно видеть озадаченный вид человека, ничего не слыхавшего об этом растении, когда он увидит в первый раз, как при малейшем раздражении оно начинает складывать и опускать свои листья, чтобы вполне понять, как глубоко коренится в нас основанное ежедневном опыте убеждение, что растению не свойственно движение. В спокойном состоянии лист мимозы имеет вид, показанный на фигуре 78 (вправо). Это так называемый сложный лист; его главный черешок несет четыре веерообразно-растопыренные черешка, из которых каждый в свою очередь несет значительное число попарно расположенных листочков. Стоит только прикоснуться к такому листу или как-нибудь иначе раздражить его, и в нем немедленно обнаружится движение. Листочки начнут попарно приподниматься и складываться, как крылья спокойно сидящей бабочки; растопыренные четыре черешка сомкнуться, и, наконец, главный черешок поникнет, упадет как подсеченный; весь лист получает вид, изображенный на фигуре 78 (слева). Чем выше окружающая температура, тем быстрее совершается это движение. По миновании раздражения лист мало-по-малу принимает прежнее положение, но при новом раздражении повторяются те же явления.
Здесь мы уже, очевидно, имеем пред собой стремительное движение, вызываемое внешним импульсом и поразительно напоминающее движение животного, старающегося уклониться от беспокоящего его внешнего прикосновения. Можем ли мы дать какое-нибудь обьяснению этому явлению? И да и нет. Мы в состоянии указать на ближайший механизм движения, но мы пока еще не в состоянии обьяснить сущность возбуждения, вызываемого раздражением и в свою очередь вызывающего движение. Движение это совершается в тех местах, где листочки примыкают к черешкам, где черешки примыкают к общему черешку, и, наконец, где этот последний примыкает к стеблю. Во всех этих местах, так называемых сочленениях, находятся особые утолщения или подушечки. Эти подушечки образованы тканью очень сочной; клеточки ее переполнены соками, и вследствие этого части эти находятся в напряженном состоянии. В момент раздражения они вдруг теряют напряженность или даже обнаруживают ее в обратном направлении. Так, например, напряжение ткани нижней половины подушечки, образующей основание главного черешка, поддерживает его в горизонтальном или даже в несколько приподнятом положении, как на фигуре 78 (вправо). Но в момент раздражения эта половина подушечки утрачивает свою напряженность, делается вялой, неупругой; она не в состоянии уже поддерживать черешка, и он падает или, даже вернее, пригибается книзу сохранившей свою упругость верхней половиной подушечки. Таким образом, верхняя и нижняя половинки подушечки находятся в постоянном антагонизме. В спокойном состоянии напряжение нижней половины берет верх, - черешок приподымается; в момент раздражения, когда напряжение нижней половины утрачивается, перевес оказывается на стороне верхней половины, и она прогибается вниз. В тех местах, где отдельные листочки прикрепляются к черешкам, происходит обратное явление: верхняя часть подушечки (представляющаяся здесь в виде беловатого бугорка величиной с просяное зерно) всегда более напряженна, чем нижняя, вследствие этого листья оттопырены горизонтально или даже слегка пригнуты вниз. Но в момент раздражения эта верхняя половина утрачивает свое напряжение, листочки, остающиеся только под влиянием напряженной нижней половины, приподнимаются и попарно прижимаются друг к другу. Итак, причина движения заключается в быстрой, почти мгновенной утрате напряжения в ткани одной из половин подушечки: из упругой она вдруг делается вялой, вследствие чего нарушается равновесии между двумя половинами органа, находящимися в антагонизме, и часть листа движется в соответствующем направлении. Но как обьяснить себе эту внезапно наступившую вялость, эту утрату напряжения? Микроскоп обнаруживает, что ткань, обладающая этой странной способностью утрачивать свое напряжение, состоит из клеточек со стенками более тонкими, чем стенки клеточек той части органа, которая находится с ней в антагонизме, и притом клеточки этой раздражительной ткани чередуются с промежутками, наполненными воздухом. В момент раздражения промежутки эти наполняются жидкостью, в чем весьма легко убедиться. Стоит только не спускать глаз с утолщенной подушечки при основании черешка, и мы увидим, как в самый момент движения словно какая-то тень пробежит по этому месту, оно сделается вдруг заметно темнее. То же самое, и еще резче, обнаруживается, если осторожно вдруг схватить обеими руками несколько пар листочков так, чтобы раздражать их, но не дать им захлопнуться; тогда мы заметим, что утолщенные подушечки, которые мы только что сравнили с просяными зернами, лежащие у основания каждого листочка, изменяются в цвете, из матово-белых сделаются прозрачно-зеленоватыми. Как только мы опустим пальцы, листочки захлопнуться. Отчего же происходит это мгновенное изменение цвета? От той же причины, по которой на белой поверхности снега, пропускной бумаги или матового стекла появляется темное пятно, когда мы плеснем на них водой. Белизна во всех случаях зависит от отражения света бесчисленными мелкими, граничащими с воздухом, поверхностями, но как только воздух заменится водой, такого отражения уже не происходит, тела становятся более прозрачными и потому менее светлыми. Впрочем, прямой опыт подтверждает справедливость такого обьяснения: стоит сделать легкий надрез на нижней стороне подушечки главного черешка, и мы заметим, что в момент движения из надреза выступит капля. Если сделать такой же надрез на листе, уже поникшем вследствие раздражения, то капля воды не выступит. Эта вода, выжимаемая из клеточек и занимающая межклеточные пространства ткани, со временем всасывается или испаряется, клеточки вновь переполняются водой, ткань вновь становится напряженной, впредь до первого раздражения.
Итак, в конечном анализе, причина занимающего нас явления сводится к быстрому выталкиванию воды из переполненных ею тонкостенных клеточек раздражительной ткани, вследствие чего эта ткань также быстро утрачивает свое напряжение. Но почему же раздражение имеет следствием выталкивание воды , и какая сила заставляет клеточки переполняться водой? На этот вопрос мы пока не в состоянии дать ответа, но весьма возможно, как увидим далее, что имеем здесь дело с явлениями электрическими.
79Переходим к другому примеру. В болотах Северной Америки в конце прошлого столетия найдено растение, представляющее явление движения в еще более поразительной форме. Это так называемая мухоловка (фиг. 79). Верхняя часть листа имеет форму и исполняет роль капкана. Стоит прикоснуться чем-нибудь к тем полоскам, которые торчат на его поверхности, стоит какому-нибудь насекомому забресть или неосторожно опуститься на такой лист, и обе половинки капкана почти мгновенно захлопываются и уже не выпускают своей жертвы. Чем более беспокоится пойманное животное, тем крепче сжимаются стенки его тюрьмы. Исход этой борьбы между растением и животным всегда один - смерть животного. В мимозе и особенно в мухоловке мы видим примеры растений, способных обнаруживать движения при самом незначительном внешнем раздражении; но вот еще растение, в котором движение совершаются как будто помимо всякого внешнего раздражения. Это десмодиум или гедизарум - растение родом из Ост-Индии и принадлежащее к так называемым мотыльковым, следовательно сродни нашему гороху, клеверу и др.
80Представим себе, что из трех листочков, составляющих тройчатый лист клевера, один верхушечный очень вытянулся в длину, а два боковых очень плохо развились, так что они гораздо мельче третьего, - таков будет лист десмодиума, изображенный на фигуре 80. Остановимся в жаркий, ясный день против этого растения, нередкого в наших теплицах,. Не простоим мы и минуты, как уже заметим то там, то сям, между его листьями, как бы легкое вздрагивание. Сосредотачиваем свое внимание на первом любом листочке, который привлек наше внимание этим неожиданным движением, и немедленно убеждаемся в действительности одного из самых поразительных явлений, представляемых растительным миром. Положим, первоначально оба маленьких листочка имели горизонтальное положение; вдруг один из них быстрым движением, как бы скачком, изменяет его, он уже не горизонтален, а образует значительный угол с горизонтом; еще и еще порывистое движение - и вот он приподнялся и стоит вертикально. Между тем, противоположный листочек таким же рядом порывистых движений, как бы внутренних толчков, опустился вниз. Затем роли меняются: поднявшийся вверх таким же образом начинает опускаться, а опустившийся - подниматься. Это движение длится неизменно, точно под влиянием какой-то внутренней пульсации, пока растению достаточно светло и тепло; понизилась температура, - промежутки между каждым движением станут длиннее, и, наконец, движение уже не будет порывистое, а медленное, непрерывное, так что, только обращая внимание на взаимное положение листочков, можно заметить, что оно постоянно изменяется. Наконец, если температура понизится примерно до 20 градусов, движение вовсе прекратится, растение окоченеет; но стоит его пригреть, и оно снова пойдет махать своими маленькими листочками.
При изучении всех этих явлений движения невольно представляется вопрос: какое же значение имеют они для растения? Очевидно, что значение чуть не в каждом случае будет различное. Значение движения спор и живчиков, движение тычинок барбариса и т.д. понятно: оно необходимо или только полезно для оплодотворения и расселения растений. Сон цветов, т.е. смыкание их покровов на ночь, вероятно, сохраняет их от вредного ночного охлаждения; в таком же смысле, вероятно, влияет и сон листьев. Складываясь или обращаясь вверх ребром, листья в положении сна представляют сравнительно малую поверхность излучения и, таким образом, избегают излишнего охлаждения, становятся менее подвержены так называемым утренникам, при которых нередко случается, что растения замерзают (именно вследствие лучеиспускания), несмотря на то, что термометр еще не опустился до 0 градусов. Польза от движений листа мухоловки очевидна, - они выражаются самым названием, так как мы увидим далее, что это растение и еще многие другие действительно питаются пойманными насекомыми. Польза движений раздражительных листьев мимозы менее понятна, да, кажется, никто и не задавался вопросом разьяснить эту пользу. В этом отношении можно предложить разве только более или менее вероятные догадки. Кому случалось видать действия сильных ливней и града, тот, конечно, видал, что иногда они обивают листву на наших деревьях. Тем более должны были бы страдать нежные органы, как листья мимозы, от тропических гроз, если бы первые же выпавшие капли не заставили их собирать свои растопыренные листочки и прижимать их к стеблю. Таким образом, эти листья поступают подобно тростнику в басне, сносящему бури, которые сражают дуб. Повторяю, это только догадка, справедливость которой можно проверить лишь наблюдением на месте произрастания этих любопытных растений. Еще труднее обьяснить себе значение постоянного движения листочков десмодиума; разве допустить, что этим они отпугивают вредных насекомых, которые польстились бы на их лакомую, сочную листву (то же обьяснение, быть может, справедливо и для мимоз; по крайней мере, мне случалось наблюдать, что мимозы в наших теплицах, прежде чем успеют пожелтеть, погибают от каких-то белых вшей, поселяющихся при самых сочленениях листа, что возможно, конечно, только тогда, когда лист утратил раздражительность. Ткань сочленений должна служить особенной приманкой для насекомых, так как она богата сахаристыми веществами). В таком случае оказалось бы, что своей способностью к движению растение воспользовалось для двух совершенно противоположных целей; или для того, чтобы отделываться от врагов, или для того, чтобы ловить и пожирать их.
Оставим пока в стороне эти догадки (почти все эти обьяснения, которые я высказал сорок лет тому назад как догадки, подверждены позднейшими исследованиями и приняты почти всеми ботаниками) и займемся вопросом: вправе ли мы видеть в описанных движениях растения явления, сходные с движением животных, или между этими двумя категориями явлений можно установить какое-нибудь существенное различие? Что касается движения протоплазмы, то оно не представляет решительно никакого различия в обоих царствах природы. То же можно сказать и относительно движения зооспор и живчиков: и здесь между движением организмов и растительных и животных нельзя указать никакой разницы, - доказательство, что первые наблюдатели отказывались верить своим глазам и принимали подвижные органы растений за животных.
Иначе представляется дело, когда мы сравниваем движения высших растений и животных. Во всяком случае в растении мы не встречаем той, специально служащей для движения, ткани, не встречаем способного к сокращению мышечного волокна. Но едва ли на этом различии в строении можно основывать коренное различие в самих явлениях. Сличение ближайших условий, определяющих и сопровождающих движения высших растений и животных, скорее указывает на сходство, чем на различие этих явлений. Мы знаем, например, что у животных процесс движения тесно связан с дыханием; сокращающийся мускул поглощает более кислорода, выделяет более углекислоты, чем мускул покоящийся, и в этом окислительном процессе мы должны, вероятно, видеть главный источник той энергии, которая затрачивается при мускульной деятельности. Представляет ли нам растения явления, сходные с дыханием животных? Мы уже неоднократно имели случай в том убедиться. При прорастании семян, при развитии почек, особенно во время цветения, растительные органы жадно поглощают кислород, выделяют углекислоту, причем температура их заметно повышается. И в течение всей своей жизни все части растения представляют это явление, но только зеленые части при действии света гораздо энергичнее разлагают углекислоту, выделяют кислород, так что этот процесс скрывает, маскирует одновременно совершающееся дыхание (см. V лекцию).
Но находится ли это дыхание в связи с движением? Опыт показывает, что находится, хотя природа этой связи еще для нас не ясна. Если мы прекратим доступ кислорода к растению, то с этим прекратятся и все явления движения, -протоплазма перестанет двигаться, тычинки барбариса, листья мимозы утратят свою раздражительность, и только более или менее долгое пребывание в атмосфере, содержащей кислород, вновь вызовет эти явления. Следовательно, движения растений и движения животных находятся в связи с дыханием.
http://sinsam.kirsoft.com.ru/KSNews_565.htm

  


СТАТИСТИКА