Чувствуют ли растения боль: предположения, теории и научные факты

Болевые датчики у растений

Реакция на внешние раздражители обязательно переходит в развитую сенсорную систему. Кроме того, растениям не хватает мозга, чтобы интерпретировать стимулы. Однако, исследования показали, что они реагируют на раздражители по-разному. Запах свежескошенной травы приятен для человека, но на самом деле это химическое вещество, выделяемое травой в качестве сигнала бедствия. Когда растения обнаруживают негативные стимулы, они реагируют, выпуская химические вещества, чтобы отравить нападающего, сообщить другим растениям о надвигающейся опасности или вызвать на помощь насекомых.

Исследователи из Боннского университета, Германия, сообщили, что растения производят определенные газы, когда находятся в бедственном положении, что эквивалентно крику от боли. Другие ученные обнаружили звуковые волны в дополнение к газам, когда растение подвергалось повреждению. Хотя эти звуки неслышны для людей, исследователи отметили, что огурцы «кричат», когда их срезают, в то время как цветы «скулят», когда их листья отделяются. Ученые из Университета Миссури-Колумбия сообщили, что некоторые растения способны чувствовать, как их срезают или едят, и инициируют защитный механизм, такой как производство ядовитого сока или выпускание шипов.

Когда часть растения отрезана, оно начинает реконструктивный процесс. Некоторые исследователи предполагают, что растения демонстрируют поведение, хотя и не такое сложное, как у животных, даже без мозга, чтобы интерпретировать внешние стимулы. Растения реагируют на свет, наклоняясь к его источнику. Это является четким свидетельством того, что они осознают наличие и положение источника света.

Есть ли что-то общее у растений и животных?

Конечно, у растений и животных есть много важных различий. «Мы действительно не знаем, насколько схожи механизмы восприятия запахов у растений и зверей, потому что мы не очень разбираемся в механизмах, которыми наделены растения», — говорит Де Мораес.

Но некоторые особенности науке все же понятны. К примеру, фоторецепторы растений изучены достаточно хорошо. Тем не менее и эта область заслуживает больших научных изысканий.

Исследователи Аппель и Кокрофт надеются найти те части растения, которые реагируют на звук. Были выявлены образцы, которые намекают на общность представителей растительного и животного мира. Вероятными «кандидатами» являются рецепторные белки, обнаруженные во всех клетках растений. Они преобразуют мельчайшие деформации, генерирующиеся звуковыми волнами, которые окутывают объект электрическими или химическими сигналами.

Ученые проверяют, могут ли растения с нарушенными рецепторами реагировать на насекомых. Растению, кажется, не требуется такой громоздкий орган, как ухо.

Другая способность, которой обладают растения, — «шестое чувство». Им наделены некоторые из нас. Хотя молекулярное строение растений сильно отличается от нашего, они также имеют механические рецепторы, которые реагируют на изменения в их окружении.

В 2014 году команда из Университета Лозанны в Швейцарии показала, что при атаке гусеницей растения Arabidopsis у него выявляется электрическая активность, что, по своей сути, не является новой идеей», — утверждает физиолог Джон Бердон-Сандерсон.

В этом случае ведущую роль играют молекулы, называемые глутаматными рецепторами. Глутамат является важнейшим нейротрансмиттером в центральной нервной системе, но растения не обладают ею.

Растения и животные состоят из удивительно ограниченного набора молекулярных «строительных блоков», которые очень похожи. Электрическая связь развивалась двумя различными способами при использовании набора строительных блоков, появление которых, предположительно, предшествует расколу между животными и растениями, произошедшему около 1,5 миллиардов лет назад.

«Эволюция вызвала развитие определенного числа потенциальных механизмов коммуникации, и, хотя вы можете использовать их по-разному, конечная точка все та же», — говорит Чамовиц.

Осознание того, что подобные сходства существуют, и что растения обладают гораздо большей способностью воспринимать окружающий мир, чем кажется на первый взгляд, привело к утверждениям некоторых ученых о «растительном интеллекте» и даже породило новую научную дисциплину.

Наличие электрической сигнализации у растений привело к появлению «растительной нейробиологии» (термин используется, несмотря на отсутствие нейронов у растений). И сегодня существует множество биологов, которые проводят эксперименты с растениями с целью изучения таких аспектов, как память, обучение.

Подобные научные взгляды даже привели к тому, что ученые из Швейцарии установили руководящие принципы, направленные на защиту «достоинства растений».

И хотя многие считают термины «растительный интеллект» и «растительная нейробиология» метафорическими, они все еще встречаются в трудах многих биологов. Взять хотя бы высказывание Чамовица: «Думаете, растения умны? Я думаю, что растения сложны. Сложность всех механизмов, которыми наделены растения, не следует путать с интеллектом».

Научные факты

Чувствуют ли растения боль? Ответить на этот вопрос попытался полиграфолог Клив Бакстер, который начал изучать растения с 1960 года. Он был одним из первых, кому стало интересно, испытывают ли растения боль. Ему почти удалось доказать, что растения способны на чувственное познание предметов окружающего мира. Клив провел ряд опытов, в которых использовал детектор лжи, реагирующий на кожу. Когда растению причиняли боль, полиграфолог записывал реакции кожно-гальванических электродов. Результаты эксперимента показали, что представители флоры реагируют на боль практически так же, как и человек. После проведения повторных опытов результаты показывали такие же изменения.

Далее вышла статья Бакстера, в которой он утверждал, что растения способны улавливать эмоции и мысли людей, реагировать на их желания и действия.

Опыты полиграфолога были названы ненаучными и сомнительными, так как после него никому больше не удалось их повторить. Позже утверждения Клива Бакстера поддержал Вениамин Ноевич Пушкин, работавший в институте общей и педагогической психологии.

Телевизионная программа «Разрушители легенд» захотела повторить опыты Клива. Для этого ее создатели решили проделать те же эксперименты и воспользовались гальванометром, который должен был показать реакцию растения, если бы то испытало боль. Действительно, при первом тестировании прибор показал реакцию на одну треть, но экспериментаторы сослались на то, что причиной этого могла быть вибрация от их собственных движений. Повторные опыты успехом не увенчались и дали им полное право признать теорию ложной.

Несмотря на то что растения могут поворачиваться в сторону солнца и совершать перемещения, это объясняется с биологической точки зрения и никакого отношения к болевым ощущениям не имеет.

Также не следует забывать, что природа строго разделила представителей царства животных и растений, обделив первых содержанием целлюлозы в тканях, зато снабдив их нервной системой. В отличие от них, клетки растений содержат целлюлозу, но у них нет такой нервной и сенсорной системы. Следовательно, им просто не присущи боль, страх, эмоции и все, что обеспечивается деятельностью мозга.

Алгоритм развёртывания экобизнеса на ряске

С 2000-х гг. развитые англоязычные страны вошли в бум рясочного бизнеса. Методы и устройства для выращивания ряски совершенствуют и в странах, где её культивируют издавна – Южной Азии, Индокитае, Латинской Америке. Осваивают производство ряски в Бельгии, Польше, Германии.

Рясочный экобум. В полупромышленном и промышленном масштабе ряску выращивают, в основном, на свежую подкормку или комбикорм. База – фермы и птичники, практикующие гидросмыв. На разведённой смытой жиже со свинарников, коровников растёт дезодорирующая и очищающая органику ряска.

Займёмся экобизнесом на ряске? Вот план действий.1. Определяемся с целями и задачами выращивания ряски (их может быть одновременно несколько!).2. Прикидываем наибольший масштаб выращивания ряски. Вначале бывает полезно испытать малую любительскую выростную установку. Оптимизировав режим культивирования, масштабируем полученные результаты в расчётах и на практике.3.

Растения могут чувствовать

Изучение восприятия растений прошло долгий путь, начиная с 1970-х годов. В последние десятилетия на суд общественности выносится все больше научных трудов, в которых описаны чувства растений. Мотивация написания таких работ заключается не просто в том, чтобы продемонстрировать, что «у растений есть чувства»». Вместо этого возникает вопрос, почему и каким образом растение чувствует окружающую среду.

Хейди Аппель и Рекс Кокрофт, коллеги Шульца в Миссури, проводили исследования касательно наличия у растений слуха. «Суть нашей работы заключалась в том, чтобы обосновать, почему растения подвержены влиянию звука», — говорит Аппель. Классическая музыка не имеет большого значения для растения, но воздействие голодной гусеницы вызывает иную реакцию.

Ученые Аппель и Кокрофт установили, что жужжание гусениц вызывает выделение из листьев растений химических веществ, которые нужны для отражения нападений.

Интересные факты о стеблях растений: список

Стебель

Растения на земле распространены больше, чем любые другие организмы. Они находятся везде. Давайте узнаем интересные факты про растения и их стебли.

1. Самые длинные в мире стебли у тропических лиан. Они должны быть больше дерева-хозяина, в крону которому они забираются. При этом, они могут образовывать дополнительные системы корней.
2. Лианы способны переплетать деревья на много квадратных метров. Это зрелище выглядит поражающе и напоминает гигантскую паутину.
3. На одном из склонов хребта Сьерра-Мадре растет глициния. Ее длина составляет порядка 150 метров. Она занимает площадь в четыре тысячи квадратных метра. По подсчетами ученых, растение может весить более 200 тонн.
4. При снятии плодов со стебля бешеного огурца, из отверстия, которое остается, выбрасываются семена.
5. Стебель бразильского растения Молочная соска дает растительное молочко. Достаточно сделать небольшой надрез. За день с него можно получить до 3-4 литров молока и его можно пить, но только после кипячения.
6. На свете существует гриб, вкус которого напоминает мясо курицы. Называется он серо-желтый трутовик. Он достаточно большой и размеры шляпки могут достигать 40 см в диаметре.
7. Цератония обладает идентичными друг другу семенами. Каждое весит по 0,2 грамма. Раньше они использовались ювелирами как гири. Теперь меру называют каратом.
8. Эвкалипт с острова Минданао очень удивителен. Кора его дерева меняется постоянно и становится другого цвета.
9. Ствол баобаба является самым толстым в мире, да и сам он высокий. Так, он растет до 20 метров в высоту и до 10 метров в ширину, но есть уникальные экземпляры до 50 метров.
10. Дерево кешью Пиранжи из Бразилии требует для ствола площади в два гектара. Это уникальное дерево было посажено в 1888 году.

Чувствуют ли растения боль, есть ли у них нервная система: научные факты

Растения нервная система

Еще несколько лет назад утверждение о том, что растениям может быть больно, вызывал смех. Только вот ученые подтвердили, что растения способны чувствовать и боль в том числе.

Первый факт датируется пятидесятыми годами прошлого века. Американский исследователь Хаббард использовал для экспериментов электропсихометр. Устройство измеряет плотность и поток жизненной энергии в теле. При этом, его показания указывают на присутствие жизни. При эксперименте ученый проверил, как прибор реагирует на человеческие эмоции и затем посмотрел на растения. Он воткнул гвоздь в помидор и сделал замеры. Стрелка показала параметр, по которому удалось определить что растение беспокоится и боится смерти.

Еще один ученый Клив Бакстер, тоже американец, подтвердил этот опыт. Он присоединил к листам своего комнатного растения детектор лжи. Он хотел узнать, за какое время вода достигает листьев после полива, но прибор начертил линию, которая указывает на приятное удивление у человека. Получается, что растение обрадовалось, что его полили. Тут же Бакстер поднес горячую спичку к листу и на это явление прибор нарисовал график страха.

После них многие ученые проводили эксперименты и сделали вывод, что растения далеко не так просты, как нам кажется. Они могут слышать гусениц, которые пытаются их съесть и включают защиту. А деревья могут предупредить об атаке насекомых.

Интересные факты о клетке растения: список

Растительная клетка

Окружающая нас природа отличается особенной таинственностью. Одним из доказательств этого являются интересные факты о растениях и их клетках. Они сложны по своей структуре и считаются самой удивительной частью растений.

1. Мимоза стыдливая при воздействии раздражителя уменьшает давление в клетках. От этого лепестки сворачиваются, потому что вода уходит из-за выделения химического вещества.
2. У зимнего хвоща наружные клетки могут накапливать кремнезем. Из-за этого растение становится очень жестким. Его стебель способен даже оцарапать стальные поверхности.
3. Бациллариофициевая водоросль является одноклеточным, она ни от кого не зависит и выполняет сама все функции. При этом она передает генетическую информацию другим поколениям.
4. Тропическая абака обладает самыми длинными клетками. Из волокон листьев получается специальный жгут, применяемый в плетении. Еще ее называют текстильным бананом.
5. У лианы ломоноса клетки отличаются самым большим размером. Их диаметр достигает 0,7 мм. Поэтому они видных даже невооруженным взглядом, если хорошо присмотреться.
6. У китайской крапивы волокна клеток самые сильные. Так, прочность в среднем составляет 95 кг на 1 мм.
7. Клетки зрелого огурца находятся внутри под давлением 0,3 МПа, поэтому, если задеть его ножку, которая выполняет роль пробки, то изнутри выплеснется содержимое на расстояние до семи метров.
8. Белый ясенец выделяет клетки опасные для человека. Если прикоснуться к растению, то через 12 часов на коже появляется химический ожог второй степени.
9. Давление и растяжение клеток королевской пальмы позволяет ее стеблям иногда утолщаться.
10. Крапива жалит за счет стрекательных клеток на стебле. Так, они при прикосновении впиваются в кожу и выпускают содержимое изнутри.

Быстрая скорость роста и высокая продуктивность

Согласно исследованиям Culley с коллегами (1981) и Landolt и Kandeler (1987, pp. 371-373), виды ряски имеют необычайно высокую продуктивность. Сухая масса в нормальных условиях увеличивается на 10-20 тонн/га/год. Обычно время удвоения биомассы составляет 24 часа. В неделю, на каждый грамм сухой массы растения, образуется 64 г, т.е.

Излишне говорить, что это значение будет ниже в холодном умеренном климате и при слабой удобряемости. Тем не менее, скорость размножения ряски ближе к воспроизводству микроорганизмов, чем высших растений.

Высокая продуктивность требует большого количества удобрений, что может стать лимитирующим фактором. Однако, все становится проще, если в качестве источника азотсодержащих удобрений выступают отходы откормочных площадок.

	Ежедневный прирост биомассы растения на гектар
Удобрение	500 кг	600 кг	700 кг	800 кг	900 кг	1,000 кг
Мочевина	10.00	12.00	14.00	16.00	18.00	20.00
Ca3(PO4)2	2.00	2.40	2.80	3.20	3.60	4.00
Хлорид калия	2.00	2.40	2.80	3.20	3.60	4.00
Неочищенная морская соль	4.50	5.40	6.30	7.20	8.10	9.00

Питательная ценность Рясковых

Основным критерием пригодности ряски для приготовления компонента корма выступают данные её питательной ценности (Landolt and Kandeler, 1987). Большинство видов содержат 15-45% белка, в зависимости от источника азота. При этом белок включает практически все аминокислоты, из которых отмечается недостаток триптофана и метионина (Landolt and Kandeler, 1987, pp 375-377).

	Сырой белок	Жиры	Волокна	Зольность
Источник	(% от сухой массы)
Естественный водоем	25-35	4.4	8-10	15
Обогащенная культура	45	4.0	9	14

Таблица. Питательная ценность ряски (Leng et al. 1994)

Культура Lemna с высоким содержанием белка ({amp}gt;30%) выращивается на фильтрате коровьего навоза после анаэробного разложения. Часть исследовательской программы вторичного использования отходов (ceeserver.cee.cornell.edu/mw24/enveng/artificial_wetlands.htm)

«Аминокислотный состав ряски выгодно отличался от состава кровяной, соевой муки, муки хлопчатника и существенно превосходил состав арахисовой муки. Уровень незаменимых аминокислот превзошел референсные значения FAO, за исключением метионина, доля которого составляла 61.4% от рекомендованной. Количество минеральных веществ было высоким, но не создавало каких-либо токсикологических проблем при введении в корма.

Уровень азота в растении сопоставим уровню азота в коммерческих удобрениях. Ряска может стать хорошим питательным источником для человека, скота и рыб. При общей биомассе 309 кг сухой массы на гектар и среднем времени удвоения 1.2 дня, ежедневно в районе озера удается получать 129 кг сухой массы ряски с гектара. Эти 129 кг дают 59 кг высококачественного белка для приготовления корма птицам и рыбам.»

Зависимость содержания белка в ряске (слева) и прироста биомассы (справа) от концентрации азота в воде (в центре). Оптимальный уровень N — составляет 60 мг/л (Stambolie {amp}amp; Leng, 1994)

Стоит отметить, высокое содержание следовых минеральных веществ и пигментов в составе рясковых. К числу пигментов относятся бета-каротин и ксантофилл. Общее содержание каротиноидов в муке из этих растений десятикратно превосходит содержание в наземных растениях. Концентрация ксантофилла достигает 1000 млн-1.

Полностью удовлетворить пищевые потребности растительноядных рыб удается лишь внесением свежей ряски, даже не смотря относительно высокое разбавление питательных веществ в свежем растении.

	Концентрация элементов
	Культуральная среда	Ткань ряски	Из расчета 10 тонн сухой массы на гектар
Элемент	(мг/л)	(мг/кг сухой массы)	(кг/га/год)
N	0.75	60,000	600
P	0.33-3.0	5,000-14,000	56-140
K	100	40,000	400
Ca	360	10,000	100
Mg	72	6,000	60
Na	250	3,250	32
Fe	100	2,400	24

Таблица. Концентрация некоторых элементов в составе ряске при их заданной концентрации в водоеме (www.fao.org/ag/againfo/resources/documents/DW/Dw2.htm).

Мнение ученого Оливье Хаманта

«Чтобы увидеть все это, вам просто нужно снять быстрый фильм о растущем растении», — говорит энтузиаст Оливье Хамант, ученый из Лионского университета во Франции. Действительно, камера с покадровым обзором раскрывает поведение растений в полном объеме, о чем может свидетельствовать каждый, кто видел серии фильма «Жизнь» Дэвида Аттенборо.

«Для правильной реакции растениям требуются сложные сенсорные устройства, настроенные на различные условия», — утверждает Шульц.

Итак, что же такое растение? Если вы верите Даниилу Чамовицу из университета в Тель-Авиве, то его существование не так уж сильно отличается от нашего.

Когда Чамовиц намеревался представить свою книгу 2012 года What»s Plant Knows, в которой он исследует, как растения взаимодействуют с миром, он испытывал некоторый трепет. «Я был невероятно осторожен относительно предположений о том, какова будет реакция общественности», — говорит он.

Использование в пищу

Индийский карп (Catla catla) по 1.5 кг каждый. Откормлены исключительно ряской (фото PRISM).

В качестве корма ряска наиболее распространена в рыбоводстве. Она может вноситься в свежем виде, либо в смеси с другими компонентами. Свежее растение пригодно для скармливания травоядным и всеядным видам, в особенности, белоому амуру (Ctenopharyngodon idella), серебряному барбусу (Puntius gonionotus) и тиляпии (Oreochromis). Канальный сом успешно выращивался на рационе с ряской, однако коммерческого применения данная технология кормления не получила.

Культура может разводиться отдельно от рыб и затем вноситься в качестве корма, либо в одном пруду с рыбами. Выращивание её в одном пруду неэффективно. Сильная аэрация, которая практикуетя, в частности, при культивировании сомов, нарушает развитие ряски. Фотосинтетическая активность растения не сопряжена с обогощением воды кислородом, и, фактически её плотный покров снижает газообмен с атмосферой (Landolt and Kandeler, 1987, p 387).

Пруд с ряской (www.engr.ncsu.edu)

Успешное культивирование представителей семейства Lemnaceae требует опыта. Для достижения высокой продуктивности необходим точный баланс между плотностью культуры, кормлением и внесением удобрений, а также достаточным количеством кислорода для рыбы.

Кроме того, в своей работе Hassan and Edwards (1992) отметили снижение жирности тиляпии на рационе с ряской. Было показано,что в этом растении мало жиров (3-5% от сухой массы). Авторы исследования предложили использовать богатый энергией источник, например, рисовые отруби.

При среднем кормовом коэффициенте перевода 2.5 на рационе с ряской, и её приросте 20 тонн/га в год можно получать 8 тонн/га в год рыбы (Gijzen and Khondker 1997). Этот теоретический расчет сопоставим с фактическими данными, полученными для азиатских хозяйств полуинтенсивного выращивания карпа (2-8 тонн/га в год, Skillicorn et al. 1993).

Докладывалось о том, что наиболее мелкие виды Wolffia, Wolffiella и Lemna используются в корм малькам и сеголеткам. Например, в Китае, паразитическая распространенность видов Wolffia и Lemna позволяет использовать их на корм сеголеткам белого амура (Edwards 1990).

Каззани и Катон (Cassani and Caton, 1983) изучали ростовые характеристики гибрида карпа для определения пищевых предпочтений и потребления корма. Использовались гибриды белого амура (Ctenopharyngodon idella, Val.) с Пёстрым толстолобиком (Hypophthalmichthys (Aristichthys) nobilis Rich), в возрасте 12-18 месяцев.

Gaigher с коллегами (1984) сравнивал рост гибридов тиляпии (Oreochromis niloticus X O. aureus) на рационе с коммерческими гранулами и ряской. Вплоть до 89 дней особи выращивались в условиях высокой плотности в экспериментальной рециркуляционной системе. Их кормили ряской (Lemna gibba) или смесью ряски с коммерческими гранулами. Авторы сделали заключение, что наилучшие показатели роста наблюдаются в группе рыб, которых кормили смесью гранул и ряски.

На рационе с исключительно ряской наблюдалось низкое усвоение корма, относительно слабый рост (0.67% от массы тела ежедневно) и кормовой коэффициент перевода составил 1:1. Лишь 65% потребляемой ряски поедалось рыбами и 26% переводилось в их массу и усваивалось. Когда рацион всключал коммерческие гранулы и ряску, потребление ряски снижалось, и скорость роста рыб удваивалась при кормовом коэффициенте перевода 1:1.2-1.8.

Изобилие каротиноидов и витаминов (А, Е, В), минералов, умеренные дозы низкомолекулярных пищевых волокон – полезные компоненты, плюс неплохой вкус и лечебные свойства. Итого, ряска – пищевое растение. Добавляют в салаты, супы, мясные и рыбные приправы.Ряска «водяные яйца» – национальный продукт питания в Таиланде.

Сточные воды содержат химические вещества, являющиеся питательными веществами для растений, например фосфат и нитрат. Ряска, растущая на стоках, поглощая питательные вещества, очищает водоёмы. Чтобы очистка ряской была успешной, в сточных водах недопустим избыток токсичных соединений, таких как гербициды или пестициды.

При очистке стоков ряда золоторудных предприятий вдоль р. Амур, ряска малая показала степень очистки промышленных вод ЗИФ 95 % по сравнению с химическим способом, эффективность которого на золотообогатительной фабрике 78 %. Биомассу выращенной на техногенных загрязнениях ряски используют в рекультивации земель.

Заключение

Отсутствие нервной системы у растений — широко известный факт. Однако, по-видимому, растения всё же обладают системой, позволяющей им относительно быстро реагировать на внешние угрозы и раздражители путем активации комплексной системы защиты. Примечательно, что сигнальная система растений, необходимая для защиты от травоядных животных, основана на той же «химии», что и нервная система животных. Чтобы понять, достаточна ли скорость распространения кальциевого сигнала для быстрого реагирования растения на внешние раздражители, необходимо продолжать изучение этой системы.