Знание-сила, 1997 № 09 (843) - [20]
Однако вернемся к началу. Упомянутый Роджер Сеймур занимался исследованием терморегуляции у животных, поэтому у него была специально оборудованная для этой цели лаборатория. Заинтересовавшись цветами, он решил подойти к вопросу нс как ботаник, а как зоолог. Его интересовали не процессы на клеточном уровне, а явление в целом. Кроме всего прочего, неподалеку от лаборатории Сеймура цвело множество упомянутых вначале Philodendron selloum, которые так и просились на лабораторные столы.
Первая серия опытов имела своей целью простую проверку наблюдения е вечеринки. Несколько замеров показало, что при температуре окружающей среды 20 градусов Цельсия температура цветка была на двадцать градусов выше. Сомнений не оставалось: цветок был существенно теплее окружающего воздуха и даже человеческого тела.
Далее было решено посмотреть, как поведет себя растение при нагреве и охлаждении. Оказалось, что при нагреве окружающего воздуха до 39 градусов Цельсия цветок теплел до 46 градусов (разница со средой +7). При охлаждении до четырех градусов цветок сохранял собственную температуру на уровне 38 градусов — разница в 34 градуса. Цветок работал как термостат: поддерживал собственное тепло при охлаждении и прекращал его выработку при перегреве.
Через два года после открытия Сеймура Роджер Киутсои из американского штата Айова обнаружил аналогичное свойство у одного из сортов капусты (Sknnk cabbage): она поддерживала свою температуру в интервале 15—22 градуса Цельсия в течение двух недель в марте, когда были и заморозки, и прохладная погода. Вокруг растения даже таял снег. А два года назад Пауль Шультц-Мотель из австралийского города Аделаида обнаружил такое же свойство у лотоса Nelumbo nucifera. Исследователи нашли, что основное тепло исходит от центрального соцветия.
Каким же образом регулируют температуру растения? Да и зачем им это надо? Птицы и млекопитающие таким образом поддерживают необходимую скорость биохимических реакций внутри организма. Когда вокруг холодает, птицы и животные могут быстро бежать и лететь, чтобы согреться. А вот растения?..
Есть две гипотезы, зачем им это может быть нужно.
Первая — привлекать насекомых для опыления и тем самым повышать уровень воспроизводимости. Обычно большие насекомые, которые занимаются опылением, любят тепло, и растения с подогревом могли бы стать для них неплохой приманкой. Вторая — обеспечивать собственные процессы воспроизводства или защищать свои части от повреждения. Проведенные в Бразилии эксперименты поддерживают первую гипотезу. Тщательные наблюдения за соцветиями показали, что температура повышается на время готовности женских клеток цветка к оплодотворению. Как раз в этот период цветку важно привлекать пчел и других насекомых.
Но это ответ только на один вопрос: вырабатывают тепло, чтобы привлекать пчел. А как и зачем поддерживают терморегуляцию? У животных это происходит достаточно сложным образом. Тепловые рецепторы разбросаны по всему телу, и нервная система животного собирает множество сведений и дает указания о том, как вести себя. К примеру, при похолодании может поступить сигнал поднять мех или распушить перья. Если холод не отступает, то животные начинают дрожать или двигаться, чтобы расщеплять АТФ и вырабатывать тепло.
У растений нет перьев, меха, они не умеют ни дрожать, ни бегать. Как же они поддерживают свою температуру в определенном интервале? Оказалось, что каждый из отдельных цветочков соцветия всегда производит много тепла, пока его температура не достигнет 37 градусов по Цельсию. При более высоких температурах выработка тепла резко сокращается. Как это происходит, ученые пока не понимают, но думают, что избыточное тепло каким-то образом пресекает пути выработки тепла.
Болес тщательные исследования с помощью электронного микроскопа показали, что в некоторых цветах (в частности Philodendron sclloum) запасы энергии содержатся в цветочках в виде капелек жира. Наблюдается полная аналогия с коричневым жиром млекопитающих.
Потрясает и производительность растений в выработке тепла. Цветок весом в 125 граммов производит около девяти ватт, чтобы поддерживать собственную температуру в сорок градусов при температуре окружающего воздуха в десять. В таких же условиях подобная «мощность» доступна лишь трехкилограммовому коту. Мышь, равная цветку по весу, выдает всего два ватта, но она способна и на большее: просто ее мех сохраняет тепло гораздо лучше, чем листья цветка, и у нее меньше потери.
У птиц и насекомых величина выработки тепла меняется от 0,2 ватта на грамм веса до 0,7. Цветы-обогреватели вырабатывают около 0,2 ватта на грамм, а рекордсмен Arum maculatum выдает 0,4 ватта на грамм. Интересно, что необходимый для интенсивной выработки тепла кислород попадает в цветы через небольшие поры-трубочки, занимающие не более процента объема цветка. Абсолютно так же поступает кислород и к мускулам летающих насекомых.
