6. Явления раздражимости у высших растений. Развитие научных представлений о природе реакций растений на внешние воздействия

Еще не так далеко то время, когда за растениями вообще не признавалось какой-либо способности активно отвечать на воздей­ствия внешней среды. Биология первой половины девятнадцатого столетия унаследовала от предыдущих веков взгляд на растения как на существа неизмеримо низшего порядка по сравнению с жи­вотными. В восемнадцатом веке было еще в ходу старинное выра­жение: «Камни растут, растения растут и живут, животные ра­стут, живут и чувствуют». Считалось твердо установленным, что «растения не чувствуют».

Однако, что следует понимать под «чувствительностью» — оставалось неясным, так как разграничения понятий «раздражимости» и «ощущения», как качественно различных форм биологического отражения, не существовало.

Отсюда вытекало, что все изменения положения растительных органов в пространстве (закручивание усиков у вьющихся расте­ний, изгибы стеблей и корней, изменения положения листьев и цве­тов в различное время суток, периодическое раскрывание и закры­вание цветов и т.д.) рассматривались только как непосредствен­ный механический результат действия определенных физиче­ских причин (света, влажности, температуры, давления и т.п.). Даже таким сложным явлениям, как движения листьев у мимозы или тычиночных нитей у многих растений, опыляющихся с по­мощью насекомых, которые трудно было согласовать с представ­лениями о нечувствительности растений, давались крайне упрощен­ные, грубо механистические объяснения. Такие объяснения были очень далеки от признания хоть какого-либо сходства между дви­жениями у растений и проявлениями раздражимости у низших жи­вотных.

Положение начало существенно меняться в первой половине де­вятнадцатого века, когда с помощью микроскопа было обнаружено наличие у растений особых клеток (зооспор), способных к само­стоятельным движениям, а также было открыто явление струйча­того движения протоплазмы внутри растительных клеток. Эти от­крытия послужили основанием к распространению представлений о том, что способность к активному движению, этому наиболее оче­видному проявлению раздражимости, свойственна также и расте­ниям. К этому времени относятся также первые попытки рассмат­ривать изменения положения органов растений в пространстве как проявления раздражимости, родственные по своей природе анало­гичным явлениям в животном мире.

Но особенно плодотворное влияние на развитие научных пред­ставлений о явлениях раздражимости у растений оказали в сере­дине прошлого века новые, революционизировавшие всю биологию идеи Дарвина. {52}

Дарвин (1809—1882) был твердо убежден в единстве происхождения всего органического мира, в общности исходных форм жи­вотного и растительного миров. Отсюда он делал естественный вы­вод, что основные проявления жизни должны быть свойственны всем живым существам на всех этапах их эволюционного разви­тия, а раз так, то нет оснований отрицать у растений способности активно реагировать на внешние воздействия.

Посвятив много лет тщательным исследованиям различных форм движения у растений, Дарвин первый обратил внимание на то, что почти все движения растений представляют собой реак­ции организма на те или иные изменения среды, и притом реакции, носящие приспособительный, целесообразный характер. Следовательно, это реакции, направленные на сохранение жизни особи или вида, к созданию таких условий, при которых отдельные органы и весь организм в целом могли бы в измененных условиях выполнять свойственные им функции. Идея приспособительного характера движений, наблюдаемых в растительном мире, оказалась очень плодотворной и позволила объяснить огромную группу сложных и разнообразных явлений, исходя из одного обще­биологического принципа.

Однако основные идеи Дарвина, его новое понимание движений растительных организмов, подчеркивание им аналогии между дви­гательными реакциями животных и растительных организмов встре­тили крайне отрицательное отношение со стороны большинства реакционно-мысливших физиологов растений того времени. Основ­ные установки физиологии растений, как и всей биологии конца XIX века имели чисто механический характер. Дать научное объяснение какому-нибудь физиологическому процессу на языке механистов той эпохи значило разложить его на сумму элементар­ных физических и химических явлений. Общераспространенным бы­ло убеждение, что особенно легко должны подвергаться такому анализу жизненные процессы растительных организмов. Усилия физиологов, изучавших движения растений, были направлены, в первую очередь, на поиски лежащих в основе их простых механиче­ских причин.

Совершенно ясно, что взгляды Дарвина, постоянно подчеркивав­шего аналогию между растительными и животными организмами, резко противоречили господствующим воззрениям. Дарвин, будучи последовательным материалистом, понимал, что одних «механиче­ских» причин для объяснения сложных жизненных явлений недоста­точно. В своем исследовании, посвященном движениям растений («Способность к движению у растений», 1880), которое в известном смысле было завершением всей его научной деятельности (оно вышло в свет за два года до смерти автора), Дарвин с особой силой подчеркивает своеобразие процессов, протекающих в живой мате­рии, и отсутствие принципиальных различий между животными и растительными организмами. Так, он предполагает наличие у всех растений специальных приспособлений, или, иными {53} словами, раздражимой системы, которая воспринимает все внешние раздражения, преобразует их и передает импульсы дру­гим частям и органам растений. Как гениальный натуралист, Дарвин стихийно диалектически подходил к явлениям живой природы. Но, не владея сознательно диалектическим методом, он недооценил своеобразия реакций растительных организмов на внешние воздействия по сравнению с таковыми животных и сделал серьезную ошибку, допуская сравнение чувствительной функции корня с функцией центральной нервной системы (мозга) низших животных. Эта ошибочная мысль, или «неудачная метафора» Дар­вина, как ее называет К. А. Тимирязев, была использована целым рядом позднейших физиологов-идеалистов для построения совер­шенно антинаучных, метафизических представлений о существова­нии у растений элементарной психики, о наличии сознания у кор­ня, и, наконец, о «душе» растений.

Из всех современников и последователей Дарвина только К. А. Тимирязев смог правильно оценить все значение работ великого натуралиста, касающихся раздражимости растений. Отвергая в са­мой категорической форме всевозможные измышления «фитопсихологов» о наличии у растений «ощущений», «сознания» и даже «свободной воли» (1), Тимирязев, в то же время, был глубоко убежден, что основные данные и выводы Дарвина являются проч­ным приобретением науки и должны стать отправной точкой для всех дальнейших исследований в этой области.

Триумф павловского учения, блестяще доказавшего возможность и необходимость строго научного, объективного изучения сложней­ших проявлений нервной деятельности у высших животных и чело­века, лишил фитопсихологов их последнего оплота и поставил на очередь необходимость изучения явлений раздражимости у расте­ний с помощью точных физиологических методов. В связи с этим Тимирязев в своей обзорной статье «Главнейшие успехи ботаники в начале XX столетия» (1915) очень высоко оценил исследования индусского физиолога Дж. Ч. Боза⁷. С помощью весьма точных и оригинальных методов Боз обнаружил целый ряд весьма важных и интересных фактов, подтверждающих представление о единстве основных процессов, характеризующих явления раздражимости как у растений, так и у животных.

Раздражение, возникновение возбудительного процесса, зависи­мость возбуждения от внешних условий и внутреннего состояния организма, суммация раздражений, проведение импульса и т. д. — все эти явления, хорошо изученные на животных тканях и разоб­ранные нами в первой главе, были в равной степени обнаружены {54} Бозом и на изученных им растениях. Подтверждая предположение Дарвина о наличии у всех растений раздражимой системы, он экс­периментально доказывает, что таковой является флоэмная часть проводящих пучков сосудистых растений, выполняющая, по его мнению, функцию проведения импульсов от одних частей растения к другим. Наконец, продолжая свою аналогию с животными орга­низмами, Боз считает возможным говорить об ответах растений на внешние воздействия как о рефлексах⁸.

В исследованиях по раздражимости растений, творчески разви­вающих дарвиновские идеи, видная роль принадлежит также оте­чественным ученым, среди которых следует назвать В. А. Ротерта и Н. Г. Холодного. Ротерт на основе чрезвычайно обстоятельных и тонких опытов доказал правильность точки зрения Дарвина, счи­тавшего верхушку проростка некоторых злаков (овса) местом вос­приятия светового раздражения, откуда импульс уже передается ниже по стеблю. Холодный, исходя из данных Дарвина и Ротерта, сформулировал так называемую гормональную теорию тропизмов, о которой еще будет речь ниже.