You are here

Растенията комуникират помежду си чрез мрежа от гъби

Bow River Valley, Banff National Park, Alberta, Canada

Това е огромен поток от информация, който ускорява взаимодействията между голяма, разнообразна популация от индивиди. Този поток позволява на индивидите да комуникират и да си помагат един на друг, дори когато са на голямо разстояние.  Но също така, дава възможност за създаването на нови форми на престъпност.

И не, не става въпрос за Интернет, а за гъби. Въпреки че плодните тела са може би най-познатата част от гъбите, по-голямата част от тези организми е изградена от група тънки нишки, позната като мицел. Това, което до скоро не беше известно, е, че тези нишки работят като един вид подземен интернет, свързвайки корените на различни растения. Дървото в градината ви вероятно е  „закачено“ за храста, който се намира на няколко метра разстояние. И всичко това е благодарение на мицела.

Колкото повече научаваме за тези подземни мрежи, толкова повече се променят представите ни за растенията. Те не са просто нещо, което си стои и си расте. Свързвайки се с мицеларната мрежа, растенията могат да помогнат на своите съседи, споделяйки хранителни вещества и информация или да саботират нежеланите растения, разпространявайки токсини чрез мрежата. Тази „зелена мрежа“ дори има своя версия на киберпрестъпността.

Мицелът на гъбите се разпространява чрез почвата. (Credit: Nigel Cattlin / Alamy)
Мицелът на гъбите се разпространява чрез почвата. (Credit: Nigel Cattlin / Alamy)

Около 90% от сухоземните растения са във взаимноизгодни отношения с гъбите. Германският биолог от XIX-ти век Албърт Бернард Франк създава термина “микориза” за описване на тези партньорства, в които гъбата колонизира корените на растението.

Микоризата се състои в това, че растенията осигуряват на гъбите храна във формата на въглехидрати. В замяна на това гъбите помагат на растенията да поемат вода и осигуряват хранителни вещества като фосфор и азот чрез своите мицели. От 1960 г. насам е ясно, че микоризата помага на отделните растения да се развиват.

Гъбичните мрежи също така подсилват имунните системи на своите приемници -растения. Това е така, защото когато гъбичките колонизират корените на растението, то ускорява производството на химикали, свързани с отбраната. Това кара имунната система да отговаря по-бързо и по-ефикасно след време – явление, наречено “грундиране”. Самото включване на растението в мицеларната мрежа го прави по-устойчиво на болести.

И това не е всичко. Както вече знаем, микоризата може да свърже растения, които се намират на по-голямо разстояние едно от друго. Експертът по гъбите Пол Стеймътс нарича това “природният интернет на Земята” в TED (неправителствена организация, която разпространява идеи под формата на кратки разговори – бел. прев.) през 2008 г. Идеята му хрумва за първи път, когато през 1970г. изучава гъбите под електронен микроскоп. Стеймътс забелязва прилики между мицела и ARPANET – първата версия на Интернет, използвана от Министерството на отбраната на САЩ.

Филмовите фенове може би ще се сетят за популярния филм на режисьора Джеймс Камерън – „Аватар“ от 2009г. На гористата луна Пандора, където се развива действието, всички организми са свързани. Те могат да комуникират и колективно да управляват ресурсите, благодарение на „някакъв вид електрохимична комуникация между корените на дърветата“. Обратно в нашия свят, изглежда че има някаква истина в това.

Аватар: изненадващо точен, когато става въпрос за дървета. (Credit: Photos 12 / Alamy)
Аватар: изненадващо точен, когато става въпрос за дървета. (Credit: Photos 12 / Alamy)

Отнело е десетилетия, за да се установи какво може да прави гъбичният интернет. Обратно през 1997г., Сюзан Симард от Университета на Британска Колумбия във Ванкувър открива едно от първите парчета от пъзела. Тя доказва, че растението Pseudotsuga menziesii (от сем. Борови) и бялата бреза могат да си предават въглерод чрез мицела. Други са доказали, че растенията също могат да обменят азот и фосфор по този начин.

Симард вярва, че големите дървета помагат на по-малките и по-младите, използвайки мицеларния интернет. Без тази помощ, мисли тя, много разсади не биха оцелели. Проучването  от 1997 г. твърди, че растенията, които живеят в сянка – за които е по-вероятно да имат недостиг на храна – получават необходимия въглерод от другите дървета.

“Тези растения не са индивиди по смисъла на Дарвин, според който индивидът се определя по борбата за оцеляване на по-добрия”, казва Симард в документалния филм от 2011 г. „Дали дърветата комуникират?”. В действителност, те взаимодействат помежду си, опитвайки се да си помагат в оцеляването.”

Въпреки това е спорно доколко е ефективно това предаване на хранителни вещества наистина. “Със сигурност знам, че се случва, но това, което е по-малко ясно е степента, в която се случва” – казва Лин Боди от Университета на Кардиф във Великобритания.

Доматите могат да получават знаци от своите съседи. (Credit: Tracy Gunn / Alamy)
Доматите могат да получават знаци от своите съседи. (Credit: Tracy Gunn / Alamy)

Докато се разреши този въпрос, други изследователи откриват доказателства, че растенията могат нещо повече –  да комуникират чрез мицелите. През 2010 г. Рен Сен Зенг от Южнокитайския аграрен университет в Гуанджоу откри, че когато растенията са нападнати от вредни гъбички, те пускат химически сигнали в мицелите, които предупреждават съседите им.

Екипът на Зенг засажда в саксии домати по двойки. На някои от растенията е позволено да образуват микориза.

Веднъж щом мицеларната мрежа е формирана, листата на едното от растенията във всяка двойка е напръскано с Alternaria solani – гъба, която причинява болест по растенията. Херметично затворени найлонови торби са използвани, за да предотвратят каквито и да е химически сигнали между растенията над земята.

След 65 часа Зенг опитва да зарази вторите растения от всяка двойка. Открива, че при наличие на мицели, те са много по-малко предразположени към заболяване и имат значително по-малка степен на увреждане, в случаите, в които заболяването е налично.

“Предполагаме, че доматите могат да “подслушват” как да се защитят и да повишават своята устойчивост на болести срещу потенциален патоген”, пишат Зенг и колегите му. Така че микоризата не само позволява на растенията да обменят храна, но също им помага да се защитават.

Листна въшка яде листата на растението бакла. (Credit: Bildagentur-online / McPhoto-Weber/Alamy)
Листна въшка яде листата на растението бакла. (Credit: Bildagentur-online / McPhoto-Weber/Alamy)

Не само доматите правят това. През 2013 г. Дейвид Джонсън от Университета на Абърдийн и неговите колеги доказват, че баклата също използва мицеларната мрежа, за да отговори на предстоящите заплахи  – в този случай – гладни листни въшки.

Джонсън открива, че разсадите бакла, които не са сами при нападение от въшки, а са свързани с останалите в мицеларната мрежа, активират своята химична реакция срещу въшките. Онези без мицел не могат да го направят.

„Някаква форма на сигнализация се случва между растенията по отношение на нападенията от въшки и тези сигнали се пренасят чрез микоризалната мицеларна мрежа“ – твърди Джонсън.

Но също както човешкия интернет, гъбичният има своята тъмна страна. Нашият интернет застрашава личното пространство и улеснява извършването на сериозни престъпления, като често позволява разпространението на компютърни вируси. По същия начин, гъбичната връзка между растенията означава, че те никога не са сами и че злонамерени съседи могат да ги наранят.

Някои растения крадат едно от друго неща, използвайки мрежата. Има растения, които нямат хлорофил, така че за разлика от повечето, те не могат да произвеждат своя собствена енергия чрез фотосинтеза. Някои от тези растения, като Cephalanthera austiniae (вид орхидея – бел. прев.), взимат въглерода, който им е нужен, от близките дървета чрез гъбичните мицели, към които и двата вида са свързани.

Други орхидеи крадат само, когато им е изгодно. Тези „миксотрофи“ могат да извършват фотосинтеза, но и „крадат“ въглерод от други растения, използвайки мрежата, която ги свързва.

Може и да не звучи толкова лошо. Въпреки това обаче, киберпрестъпността при растенията може да бъде много по-зловеща от някаква си малка кражба.

Орхидеята Cephalanthera austiniae. (Credit: Tom Hilton, CC BY 2.0)
Орхидеята Cephalanthera austiniae. (Credit: Tom Hilton, CC BY 2.0)

Растенията трябва да се съревновават със своите съседи за ресурси като вода и светлина. Като част от тази битка, някои освобождават химикали, които нараняват конкурентите им.

Тази „алелопатия“ е често срещана при дърветата, включително акациите, растението Celtis laevigata, Западният чинар и някои отделни видове евкалипт. Те освобождават субстанции, за да намалят възможността други растения да се установят наблизо и за да редуцират разпространението на микроби около корените си.

Скептични учени се съмняват, че алелопатията помага много на тези неприятелски растения. Със сигурност, казват те, вредните химикали ще бъдат абсорбирани от почвата или разградени от микробите, преди да успеят да пропътуват далеч.

Но може би растенията могат да се справят с този проблем, като впрегнат подземната мицеларна мрежа, която покрива по-големи разстояния. През 2011 г. екологът Катрин Морис и колегите  ѝ решават да изпробват тази теория.

Морис, или по прякор Барто, отглежда златни невени в контейнери с микоризирали гъбички.  Саксиите  съдържат цилиндри, обградени от мрежа с дупки, достатъчно малки, за да задържат корените да не излизат, но пък достатъчно големи, за да допускат вътре мицела. Половината от цилиндрите са обърнати така, че да спират гъбичната мрежа да расте в тях.

Екипът изследва почвата в цилиндрите за две съединения, които невените произвеждат, могат да забавят растежа на други растения и убиват кръглите червеи. В цилиндрите, където гъбичките имат възможност да растат, нивата на двете съединения са с 179% и 278% по-високи, отколкото в цилиндрите без гъбички. Това предполага, че мицелът наистина пренася токсините.

Същият екип по-късно засажда марули в почвата от двата вида контейнери. След 25 дни, теглото на тези марули, които растат в по-богатата на токсини почва, е 40% по-малко от онези, които растат в почвата, изолирана от мицели. „Тези експерименти показват, че гъбичната мрежа може да пренася химикалите в достатъчно големи концентрации, за да повлияят на развитието на растение.“ – казва Морис, който към момента работи в Университет Хавиер в Синсинати, Охайо.

В отговор, някои твърдят, че химикалите може и да не работят така добре извън лабораторията. Затова Михаела Ашатц от Берлинския свободен университет в Германия и нейните колеги търсят подобни ефекти в дивата природа.

Черен орех (Juglans nigra). (Credit: foto-zone/Alamy)
Черен орех (Juglans nigra). (Credit: foto-zone/Alamy)

Един от най-изследваните образци на алелопатията е американският черен орех. Той потиска растежа на много растения, включително важни такива – като картофи и краставици, чрез освобождаване на химикал, наречен C.I. 75500 /jugalone/ от неговите листа и корени.

Ашатц и нейният екип поставят саксии около черни орехи, в някои от които мицеларната мрежа може да проникне. Тези саксии съдържат почти четири пъти  повече C.I. 75500, отколкото саксиите, в които не е допусната мицеларната мрежа.  Корените на насаждения от домати, засадени в богатите на веществото почви, тежат около 36% по-малко.

Някои особено хитри растения могат дори да променят състава на близките гъбични общности. Изследвания са показали, че пъстрата червена метличина и овесът могат да променят състава на гъбичните почви. Според Морис, това може би им позволява по-добре да насочат токсичните вещества към съперниците си, като облагодетелстват растежа на гъбичките, които свързват съперниците.

Животните също могат да използват гъбичната мрежа. Някои растения произвеждат съединения, които привличат към корените им приятелски бактерии и гъбички, но тези сигнали могат да се уловят също от насекоми и червеи, които търсят да похапнат вкусни корени. През 2012 г. Морис предполага, че движението на тези химически сигнали чрез мрежата може по нещастие да известява нежеланите животни за присъствието на растенията. Въпреки това, казва тя, това не е показано чрез експеримент.

В резултат от всички тези доказателства, много биолози започват да използват термина “wood wide web“, за да описват комуникационните услуги, които гъбичките осигуряват на растенията и другите организми.

„Тези гъбични мрежи правят комуникацията между растенията, включително и между тези от различни видове, по-бърза и по-ефективна“ – казва Морис. „Ние не мислим за това, защото обикновено можем да виждаме само онова, което е над земята. Но повечето растения, които виждате, са свързани под земята, не директно чрез корените си, но чрез мрежите от мицел.“

Този вид интернет е пример за един от най-големите уроци на екологията: дори изглеждащите отделени организми са често свързани и могат да зависят едни от други. „От известно време еколозите знаят, че организмите са по-взаимосвързани и взаимозависещи“ – твърди Боди. Световната мрежа на растенията изглежда е голяма част от начините им за връзка.

Превод: Йоанна Николова

Източник: BBC

Коментари

коментара

Related posts