Веселин Денков - На грани жизни

Болгарские ученые считают, что в процессе эволюционного развития эти виды настолько усовершенствовались, что их биохимические реакции протекают на очень низком энергетическом уровне. Жизнь в их клетках может быть сведена до возможного минимума и снова восстановиться при наступлении благоприятных условий. Такое состояние может быть достигнуто лишь благодаря большой способности цитоплазмы удерживать часть воды. Растения могут потерять до 98 % воды, но остальных 2 % вполне достаточно для поддержания состояния анабиоза.

Анабиотическое состояние является высокоэффективным механизмом выживания при неблагоприятных условиях. Именно эта анабиотическая способность и помогла родопской габерлее и сербской рамонде — этим реликтовым растениям третичного периода — уцелеть до наших дней.

Неизбежно возникает вопрос: что помогает растениям переносить сильное обезвоживание и впадать в состояние анабиоза, при котором обмен веществ протекает настолько замедленно, что практически почти равен нулю? По мнению ученых, при обезвоживании у растений, способных впадать в анабиотическое состояние, не нарушается процесс дыхания, который сохраняет свою так называемую энергетическую полноценность. При обезвоживании у этих растений продолжают образовываться богатые энергией соединения, например АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия, образующаяся в процессе дыхания почти до полного высушивания этих растений, передается почти всем клеточным структурам и всему клеточному содержимому, которое, обезвоживаясь, переходит в желеобразное состояние, и клетки могут годами сохранять свою жизнеспособность. У большинства других видов растений при таких условиях протопласт свертывается, и растение погибает.

Подобный процесс происходит и при созревании семян. Известно, что многие виды семян сохраняют всхожесть на протяжении длительного периода (десятилетия и даже столетия).

В начале нашего века исследования всхожести семян провел французский ученый Поль Беккерель. Он проверил более 500 видов семян из собрания Естественноисторического музея в Париже. Некоторые семена сохранялись там еще с конца XVIII в. Оказалось, что дольше других сохраняют свою всхожесть семена растений из семейств бобовых, мальвовых и губоцветных. Часть семян (20 %) клевера, сохранявшихся на протяжении 68 лет, проросла.

Почти одновременно подобные исследования провели и другие ученые, которые доказали, что семена растений в состоянии сохранять всхожесть более 50 лет. Наиболее устойчивыми оказались семена, содержащие минимальное количество воды.

Советский ученый К. Шариков в своей книге «Необыкновенные явления в растительном и животном мире» пишет, что в состоянии анабиоза семена ржи, овса, пшеницы и ячменя могут сохраняться более 10–12 лет, мальвы — 57, клевера — 62, ракитника — 84, а семена лотоса — более 200 лет. Советские ученые также установили, что семена лотоса, пролежавшие в торфяном болоте более 1000 лет, сохранили всхожесть.

При изучении гробниц фараонов в Египте были обнаружены семена пшеницы, которые хранились более 2000 лет, но не утратили способности к прорастанию. Впоследствии, однако, выяснилось, что египтологи были введены в заблуждение мошенниками, которые продавали свежие семена вместо старых семян из гробниц.

Интересный опыт провел в 1879 г. известный американский ботаник Уильям Бил. Он зарыл 20 бутылок, в каждой из которых было по 1000 семян 20 видов сорняков. Ученый поставил целью установить: сколько времени семена могут сохранять свою всхожесть? Каждые 5 лет он выкапывал одну бутылку и высевал семена в стерильную почву. В 1924 г. Уильям Бил умер. Опыты продолжили коллеги ученого, которые увеличили интервалы между выкапыванием бутылок до 10 лет. Американский журнал «Фармере дайджест» сообщил, что семена, посеянные в 1980 г. (т. е. через 101 год), буйно проросли. В Национальной контрольно-семенной лаборатории в штате Колорадо при температуре -20 °C сохраняются семена почти 100 тыс. видов растений. Сотрудники лаборатории проводят испытания на всхожесть семян каждые 5 лет, таким образом контролируя надежность хранения растительного фонда.

Еще более интересное открытие недавно сделали и аргентинские ученые, которые наблюдали всхожесть семян, чей возраст превышал три тысячелетия. Семена принадлежали растению амаранту, растущему на склонах Анд. Эти семена были найдены в тщательно закрытом сосуде в одной из горных пещер в провинции Мендоса.

Установлено, что семена некоторых злаков, пролежавшие известное время в условиях вакуума при температуре, близкой к абсолютному нулю, после этого прорастали и сохраняли свои биологические свойства.

Советские ученые провели исследования с сухими семенами, которые в опытных условиях показали большую морозоустойчивость — при температуре от -100 до — 190 °C они сохраняли всхожесть. Уже получены сообщения, что семена 45 сельскохозяйственных культур после шестимесячного хранения в жидком азоте (-196 °C) успешно прорастали.

В настоящее время считается доказанным тот факт, что семена многих видов растений способны сохранять в анабиотическом состоянии свою всхожесть в течение длительного времени. Но это состояние не может длиться бесконечно долго, оно зависит от условия хранения семян, так что, бесспорно, с каждым уходящим годом всхожесть семян понижается.

Возникает вопрос: если некоторые виды высших растений способны переносить почти полное обезвоживание, то имеются ли растения, которые способны переносить и низкие температуры, впадая в состояние анабиоза? Известно, что там, где бывают суровые зимы, древесные растения могут быть повреждены воздействием кристаллов льда, а затем и погибнуть. Это можно предотвратить лишь при очень быстром воздействии низких температур (например, температуры жидкого азота -196 °C и более низких), которые растения переносят сравнительно легко, потому что при этих температурах вода очень быстро охлаждается и замерзает не в кристаллическом, а в аморфном состоянии. В этом случае цитоплазма в клетках растений не повреждается, поскольку нет кристалликов льда. При одном из таких опытов ветки красной смородины перенесли понижение температуры до — 195 °C и после быстрого размораживания остались жизнеспособными. Но в природе такие низкие температуры

не существуют. В таком случае, как же переносят суровые зимние месяцы растительные организмы?

В течение длительного процесса эволюции различные виды растений выработали приспособления (физиологические, анатомические, биохимические) для выживания при неблагоприятных зимних условиях, обеспечивая таким образом продолжение вида. Однолетние растения проводят зиму в виде сухих зрелых семян, пребывающих в состоянии анабиоза. Большая часть двулетних и многолетних растений теряет свои наземные органы и перезимовывает, хорошо защищенная от морозов и снега, находясь в земле в виде луковиц (лук, подснежник, тюльпан и др.), клубней (картофель, георгины и др.) и корневищ (папоротник, примула, мать-и-мачеха) в состоянии покоя.