54822237

Итак, растения с наступле­нием ночи впадают в состоя­ние сна. В определенное вре­мя происходит распускание и закрывание цветков. Растения заблаговременно начинают го­товиться к неблагоприятным условиям зимы и т. д. Можно предположить, что они каким- то образом воспринимают ритм движения времени.
Температура, влажность воз­духа, атмосферное давление, интенсивность освещения. Живые организмы — обитате­ли факторостатных камер — не испытывают действия сол­нечного света. Однако с при­ходом весны у животных усиливаются процессы жизне­деятельности, а семена расте­ний лучше прорастают. Ра­биндранат Тагор писал о се­мени в книге «Хвала дереву»:

В подземной мгле, ты голос солнца услыхало И потянулось ввысь, чтоб жизни дать начало

Мы неоднократно уже отме­чали: ново то, что хорошо за­быто. Естествоиспытатели про­шлого хорошо знали о том, что растения изменяют ритм своей жизни в зависимости от времени суток. В восемнад­цатой книге «Естественной истории» Плиний Старший писал, например: «Я дала тебе травы, указывающие ча­сы, и, чтобы не отвращал ты глаз своих от земли к солнцу, вместе с ним обращаются гелиотроп и люпин. К чему же все еще смотреть ввысь и вопрошать небо. Вот тебе Плеяды у ног твоих».
В настоящее время получе­ны веские доказательства су­ществования биологических часов в живых организмах. Наиболее убедительные добы­ты с помощью факторостат­ных камер, в которых в тече­ние всего года поддержива­ются постоянные условия.
Каким же образом семена, находившиеся в герметичной камере, «узнали» о том, что за толстыми светонепроницае­мыми стенами вступает в свои права весна? Ученые считают, что растениям и животным свойственны внутренние рит­мы физиологических процес­сов. Их первооткрывателем признан французский астро­ном Жан Жак де Меран. В 1729 году он обнаружил, что даже при постоянной тем­пературе и в полной темноте гелиотроп упорно сохраняет суточную периодичность дви­жения листьев.
Внутренний суточный ритм четко просматривается у фа­соли. У этого растения ночью листья опускаются вниз, как бы прижимаются к стеблю, а днем располагаются плос­костью листовой пластинки перпендикулярно к нему. Эти движения сохраняются и в от­сутствие чередования света и темноты.
Одноклеточная эвглена зе­леная днем всплывает на поверхность, а ночью погру­жается в глубину водоема. В факторостатной камере она продолжает всплывать и по­гружаться в те же часы, что и в естественных условиях.
Если растение или живот­ное во время эмбрионального развития не подвергалось дей­ствию суточно-периодической смены внешних факторов, то у них вначале не наблюдается никакой периодичности. Для возникновения ритмов доста­точно единичного раздраже­ния. Это может быть короткий световой период на фоне не­прерывной темноты, или ко­роткий темновой период, пре­рывающий постоянное осве­щение, а также переход от не­прерывной темноты к постоян­ному освещению, или на­оборот.




Оказалось, что лучи различ­ного 4спектрального состава неодинаково активны в этом отношении. Перенос растений фасоли из полной темноты в условия непрерывного освеще­ния красным светом приводит к четкому появлению суточ­ного ритма движений листьев. Напротив, инфракрасные лучи подавляют проявление ритма. Если же после инфракрасных лучей снова воздействовать на растения красным светом, то угнетающее влияние пер­вой обработки будет снято.
Однако не для всех расте­ний важны именно эти облас­ти спектра. На одноклеточную водоросль гониаулакс, о пери­одичности свечения которой мы говорили в разделе «Лес­ные и морские фонари», крас­ный свет действует сравни­тельно слабо, но значительно сильнее влияет синий. Грибы, для которых характерна су­точная периодичность некото­рых процессов, например опо­рожнения спорангиев, чутко реагируют только на красный свет.
Эндогенные суточные и го­дичные ритмы сформирова­лись в результате длительной эволюции. Они позволили рас­тениям приспособиться к се­зонным изменениям погоды. Из года в год у особей одного и того же вида физиологи­ческие изменения, связанные со сменой времен года, проис­ходили в одно и то же время. Основным ориентиром при этом являлась длина светово­го дня: увеличение ее в конце января указывало растениям на приближение весны. На­против, сокращение светового дня в конце лета служило сигналом о начале подготовки к зиме, несмотря на то что погодные условия были по- прежнему благоприятны для роста. Организмы, не распоз­навшие времени года, погиб­ли, поскольку они были хуже приспособлены к условиям существования по сравнению с теми, кто заранее приспо­сабливался к новым условиям существования.
Биоритмы обычно не пол­ностью соответствуют 24 ча­сам. Так, движение листьев у фасоли происходит с перио­дичностью в 27—28 часов. При помещении организма в камеру с постоянной темпера­турой и неизменным освеще­нием биологические часы на­чинают либо спешить, либо отставать. Вот почему эти ритмы называют еше циркад­ными (околосуточными). Это несоответствие биоритмов 24 часам объясняется отчасти тем, что в большинстве райо­нов земного шара, за исклю­чением экваториальных облас­тей, интенсивность освещения в течение суток меняется на протяжении года. Вместе с тем изменяется и угол паде­ния солнечных лучей, коли­чество приносимой ими тепло­вой энергии, а также спект­ральный состав света, что оказывает огромное влияние на процессы, протекающие в живых организмах. В резуль­тате леса то покрываются нежным зеленым кружевом свежей листвы, то наряжают­ся в «багрец и золото», а благоухание цветущей сирени сменяет запах опавшей лист­вы.
Некоторые исследователи полагают, что одним из фак­торов, приводящих в действие эндогенные ритмы, является космическое излучение. Не­смотря на то что в факторос­татной камере вдоволь и теп­ла, и света, до тех пор, пока не поступят сигналы нз космо- ла, эндогенные ритмы будут совершаться не столь интен­сивно. Если камеру поместить на глубину более 20 метров, куда не проникает космичес­кое излучение, то некоторые эндогенные ритмы как будто бы нарушаются.
В то же время ряд факто­ров свидетельствует о том, что работа биологических ча­сов обусловлена ритмами в биохимических реакциях жи­вых организмов. Опыты с дрожжевыми клетками пока­зали, что концентрация неко­торых веществ ритмически из­меняется с интервалом в не­сколько минут. Эти колебания характерны не только для клеток, но и для клеточных органоидов. Так, например, в течение минуты в митохон­дриях изменяется скорость потребления кислорода, что определяется ритмическими ко­лебаниями свойств мембран и объема митохондрий. У расте­ний фазы повышенной актив­ности фотосинтеза длитель­ностью около 12 часов сме­няются периодами усиления диссимиляции, то есть дыхания.
По мнению некоторых ис­следователей, суточные ритмы наследуются и, таким обра­зом, имеют внутреннюю при­роду. Поскольку наследствен­ная информация зашифрова­на в молекулах дезоксирибо­нуклеиновой кислоты (ДНК), то, по всей вероятности, и суточные ритмы определяются особенностями ее строения.
Человек пока не открыл механизм биологических ча­сов. Однако нет сомнения в том, что это будет со вре­менем сделано. Понимание сущности биоритмов даст че­ловеку мощное средство уп­равления темпами роста и развития растительных орга­низмов.

Print Friendly

Это интересно: