Изоляция деревьев: как растения развивают «человеческие» связи

Люди по своей природе склонны к совместной деятельности. Вот почему во время пандемии многим из нас было трудно находиться в изоляции и работать удаленно.

Для других живых организмов социальное дистанцирование более естественно. Я — ботаник, и не один год изучаю, как световые сигналы влияют на растения с самого начала жизненного цикла — прорастания семян — до опадания листьев или гибели. В новой книге «Уроки растений» я разбираюсь, чему мы можем научиться, глядя на поведение растений, основанное на особенностях окружающей среды.

Один из ключевых выводов заключается в том, что растения умеют развивать взаимозависимость, но также и избегать ее, если она может нанести вред. Как правило, растения постоянно взаимодействуют с другими организмами в своих экосистемах. Но когда эти продолжительные связи угрожают причинить больше вреда, чем пользы, растения используют своего рода социальную дистанцию.

Сила связи и взаимозависимости

В хороших условиях многие растения живут совместно. У подавляющего большинства на корнях или внутри них обитают грибы. Грибы и корни образуют структуры, известные как микоризы.

Микориза увеличивает способность растений-хозяев поглощать воду и питательные вещества, такие как азот и фосфат. В свою очередь, растения делятся сахарами, которые они производят в процессе фотосинтеза, со своими партнерами-грибами. Таким образом, грибы и растения-хозяева сильно взаимосвязаны и их выживание и процветание зависят друг от друга.

Микоризы могут связывать несколько растений в функционирующую сеть. Когда растения производят больше сахаров, чем им требуется, они могут делиться ими через эту корнево-грибковую сеть. Тем самым они гарантируют, что все растения в сообществе имеют доступ к энергии, необходимой для роста.

Иными словами, эти связи куда шире, чем отношения одного растения-хозяина и его грибного партнера. Они создают общественные отношения и взаимозависимые сети растений и грибов. Регулируют связи в этих сетях факторы внешней среды, такие как количество света, доступного для фотосинтеза, и состав почвы вокруг растений.

Микоризы также служат каналами связи. Ученые зафиксировали, что растения передают друг другу через грибковые сети защитные химические вещества, которые, например, повышают устойчивость к насекомым-вредителям. При помощи этих связей растение, атакованное тлей или другими подобными вредителями, подает сигнал соседним растениям, чтобы те активировали собственные защитные реакции.

Когда безопаснее держаться на расстоянии

Совместное использование ресурсов и предупреждение об опасности — это ценные примеры силы взаимосвязанности и взаимозависимости в растительных экосистемах. Однако, иногда для выживания требуется изоляция.

Когда появляется дефицит внешних стимулов, таких как свет или питательные вещества, и сахаров, которые производит растение-хозяин посредством фотосинтеза, хватает только на собственный рост, оставаться активно взаимосвязанными с более крупной сетью сообщества может быть опасно. В условиях совместного использования ограниченных запасов сахара растение-хозяин потеряет больше, чем получит от сети в виде воды и питательных веществ.

В такие моменты растения могут ограничивать микоризные связи и развитие, сокращая количество ресурсов, которыми они обмениваются с грибом-партнером, и избегая создания новых связей. Это форма физического дистанцирования, которая защищает способность растений поддерживать себя при ограниченных запасах энергии, чтобы они могли выживать в течение длительного времени.

Когда условия улучшаются, растения снова начинают длиться ресурсами с грибами и выстраивать дополнительные связи и взаимозависимость.

Признание родства и сотрудничество

Социальное дистанцирование — не единственная уловка, которую используют растения, чтобы не пропасть в этом мире. Они также распознают родственные растения и могут, в зависимости от обстоятельств, делиться с ними или конкурировать. Когда грибковой сетью связаны между собой близкие генетические родственники, они делятся в этой сети большим количеством сахаров, чем при более отдаленном родстве.

Приоритет родственников кажется нам очень знакомым. Люди, как и другие биологические организмы, часто вносят активный вклад в выживание своей семьи. Иногда люди говорят об этом, как о способе сохранения «фамилии». Для растений поддержка родственников — это способ сохранить свои гены.

Растения также могут преобразовывать аспекты окружающей среды, чтобы лучше поддерживать свой рост. Иногда важные питательные вещества в почве «заперты» в форме, которую растения не могут усвоить: например, железо может связываться с другими химическими веществами в формах, очень похожих на ржавчину. Когда это происходит, растения выделяют из корней соединения, которые преобразуют эти питательные вещества в форму, более доступную для усваивания.

Таким образом растения могут трансформировать окружающую среду как индивидуально, так и коллективно. Корни растений могут расти в одном направлении в рамках совместного процесса, известного как роение — по аналогии с пчелиными роями или стаями птиц. Такое скопление корней позволяет растениям выделять много химических веществ в определенной области почвы, что высвобождает больше доступных для них питательных веществ.

Лучше вместе

Такие формы поведения, как микоризный симбиоз, распознавание родства и совместная трансформация окружающей среды, предполагают, что в целом растениям лучше вместе. Оставаясь в гармонии с внешней средой, они могут определять, когда сотрудничать и укреплять взаимозависимость лучше, чем действовать в одиночку.

Когда я размышляю об этих регулируемых связях и взаимозависимости между растениями и грибами, я постоянно черпаю вдохновение, особенно в этот год пандемии. В постоянно меняющемся мире растения преподают людям всевозможные уроки независимости, взаимозависимости и поддержки друг друга.

Источник