Журнал «Знание-сила» - Знание-сила 1997 № 09 (843)

Тем не менее непонятные явления существуют и споры о них продолжаются. Технология холодного термояда обсуждается на международных конференциях, ей посвящены сотни статей в научных журналах.

Маятник интереса к этой теме все раскачивается, и чем черт не шутит... •

Как это часто бывает с самыми интересными открытиями, все началось совершенно случайно. Весной 1972 года руководитель исследований по психологии животных в Калифорнийском университете Джордж Бартоломеу пригласил к себе иа вечеринку коллег по работе и студентов. Погода в Калифорнии обычно стоит хорошая, и веселье происходило в живописном уголке парка. Несколько студентов отделились от общей массы и решили полюбоваться красивыми цветами, а самый смелый — Даниэль Оделл — решил даже потрогать их — очень уж необычно они выглядели: из длинных листов наружу выходил белый стержень длиной под двадцать сантиметров. Когда студент сорвал красавца, чтобы показать приятелям, то с удивлением обнаружил, что цветок — теплый.

В течение вечеринки ребята не раз подходили к цветам. С наступлением вечерней прохлады цветы становились теплее и теплее, при этом температура их превышала даже температуру человеческого тела. Все студенты были зоологами, и их потрясло, что нс только теплокровные животные могут вырабатывать тепло, но и обычные растения.

С этого момента и начал Роджер Сеймур свои исследования растений-обогревателей. Первый же взгляд на историю вопроса показал, что еще в 1778 году французский натуралист Жан-Батист Ламарк сообщал о свойстве европейской лилии Arum Italicnm становиться теплой при цветении. Это растение принадлежит к большому семейству Агасеае, к которому относится и тот цветок, который заметил Дан Оделл. У всех представителей этого семейства одна особенность: цветущая часть состоит из толстого стебля, на котором расположено множество маленьких цветочков.

Со времени Ламарка многие естествоиспытатели подмечали, что такие растения вырабатывают тепло. Кроме того, было найдено несколько «теплокровных» и в других семействах, например, водяная лилия в реке Амазонке, некоторые виды драчены и саговника. Не так давно Бастнан Мойе из Вашингтона понял, как клетки таких растений вырабатывают тепло. Он обнаружил, что растения делают это в своих митохондриях двумя разными путями, суть у которых одна. Они поглощают кислород и питательные вещества, чтобы создать АТФ — аденозинтрифосфат. Когда молекула этого вещества распадается, выделяется энергия. Эти процессы хорошо были изучены у животных, но у растений обнаружены впервые.

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.