Деревья общаются между собой: что на самом деле происходит в лесу

Выражение «деревья общаются» создаёт образ леса, в котором растения предупреждают соседей, поддерживают молодые саженцы и передают сообщения через подземный грибной интернет.

За этой красивой метафорой действительно находятся интересные биологические процессы. Растения выделяют летучие вещества, изменяют химический состав почвы, взаимодействуют с грибами и реагируют на сигналы окружающих организмов.

Однако деревья не разговаривают так, как люди, не формулируют сообщения и не обязательно действуют ради общего блага. В научном смысле речь идёт о передаче веществ и информации, которая может влиять на состояние другого организма.

Лес представляет собой сложную систему взаимодействий, но сотрудничество в ней постоянно соседствует с конкуренцией за свет, воду и питательные вещества.

Слово «общение» используется как метафора

В биологии коммуникацией обычно называют передачу сигнала от одного организма к другому, вызывающую определённую реакцию.

Например, повреждённое насекомыми растение выделяет летучие вещества. Соседнее растение воспринимает их и активирует защитные механизмы. В популярном изложении это называют предупреждением об опасности.

Но исследователям важно выяснить, возник ли сигнал специально для воздействия на получателя или сосед просто использует доступную информацию.

Разница заключается в намеренном назначении с эволюционной точки зрения. Запах дыма сообщает человеку о пожаре, хотя огонь не создаёт запах специально для передачи сообщения.

Так же и выделяемое повреждённым растением вещество может быть внутренней частью его защиты, а соседние растения лишь научились реагировать на него.

Поэтому слова «разговор», «предупреждение» и «помощь» удобны для объяснения, но не должны восприниматься буквально.

Листья выделяют летучие химические вещества

Растения непрерывно выделяют в воздух летучие органические соединения. Их состав меняется в зависимости от вида, температуры, освещения и состояния организма.

Когда лист повреждает гусеница или другое травоядное животное, растение может начать производить новую смесь веществ. Эти соединения участвуют во внутренней защите и распространяются в окружающем воздухе.

Соседние растения некоторых видов способны воспринимать такую смесь. После этого у них изменяется активность генов и повышается готовность защитных систем.

Например, растение может быстрее начать вырабатывать вещества, ухудшающие питание насекомых, если вредитель действительно появится.

Это не делает соседнее дерево полностью защищённым. Реакция зависит от вида растения, типа повреждения, расстояния, движения воздуха и множества других условий.

Химический сигнал может привлекать защитников

Некоторые летучие вещества воздействуют не только на растения, но и на насекомых.

Когда гусеницы повреждают листья, растение может выделить соединения, привлекающие хищников или паразитоидов этих гусениц. Для насекомого запах становится указанием на место, где находится возможная добыча или хозяин для потомства.

Получается сложная цепочка взаимодействий: травоядное повреждает растение, растение меняет запах, а другое животное использует эту информацию.

Такой механизм иногда описывают как «просьбу о помощи». Но растение не принимает осознанного решения и не выбирает адресата. Химическая реакция сформировалась в ходе эволюции, поскольку могла повышать вероятность выживания и размножения.

Летучие вещества также способны отпугивать одних насекомых и привлекать других.

Корни меняют химический состав почвы

Значительная часть дерева скрыта под землёй. Корни не только поглощают воду и минеральные вещества, но и выделяют в почву различные соединения.

Корневые выделения влияют на бактерии, грибы и соседние растения. Они могут содержать сахара, аминокислоты, органические кислоты и другие вещества.

Благодаря этим соединениям вокруг корня формируется особая зона — ризосфера. В ней состав и активность микроорганизмов отличаются от окружающей почвы.

Некоторые выделения помогают привлекать полезные микроорганизмы. Другие могут подавлять рост конкурирующих растений или изменять доступность питательных веществ.

Соседние растения способны реагировать на изменение химической среды. Но это не обязательно является обменом личными сообщениями между двумя конкретными деревьями.

Грибы образуют связь с корнями

Многие деревья существуют в тесном союзе с микоризными грибами. Грибные нити оплетают корни или проникают в их ткани, увеличивая площадь взаимодействия с почвой.

Дерево передаёт грибу часть углеродсодержащих веществ, полученных в процессе фотосинтеза. Взамен гриб помогает растению получать воду, фосфор, азот и другие элементы.

Это взаимодействие называют микоризой. Для гриба и растения оно часто оказывается выгодным, хотя результат зависит от условий окружающей среды.

Один гриб способен одновременно взаимодействовать с корнями нескольких растений. Так может сформироваться общая микоризная сеть.

Существование таких связей подтверждено. Главные научные споры касаются того, насколько они распространены в естественных лесах и какое реальное значение имеют для связанных растений.

Через грибную сеть могут перемещаться вещества

Эксперименты показывают, что углерод, азот и некоторые другие вещества способны перемещаться между растениями, соединёнными грибными нитями.

Но обнаружение перемещения ещё не объясняет его значение. Вещество может проходить через грибную сеть в очень небольшом количестве и не давать получателю заметного преимущества.

Также необходимо доказать, что перенос произошёл именно через общую грибную нить. В почве существуют и другие пути: движение воды, диффузия, корневые выделения и деятельность микроорганизмов.

Гриб нельзя рассматривать как пассивный кабель между деревьями. Это самостоятельный живой организм, который получает ресурсы и распределяет их в соответствии с собственной биологией.

Он может направлять питательные вещества туда, где получит больше углерода, а не выполнять распоряжения дерева-донора.

«Лесной интернет» слишком упрощает устройство почвы

Популярное название Wood Wide Web появилось по аналогии со Всемирной паутиной. Оно помогает представить сеть грибных нитей, связывающих корни.

Но интернет передаёт закодированные сообщения по управляемым каналам. В лесной почве нет центрального сервера, единого протокола или общей системы, объединяющей все деревья.

Разные грибы связываются с разными растениями. Сети могут распадаться, пересекаться и перестраиваться. Одно дерево одновременно взаимодействует со множеством видов грибов и бактерий.

Кроме того, участники подземной системы могут не только сотрудничать, но и конкурировать за ресурсы.

Поэтому сравнение с интернетом полезно как образ, но неточно как научное описание.

Представление о «материнских деревьях» остаётся спорным

Крупные старые деревья иногда называют материнскими. Считается, что они через грибную сеть снабжают молодые растения углеродом и помогают им выжить в тени.

Перенос веществ от взрослых растений к сеянцам действительно наблюдался в некоторых исследованиях. Но этого недостаточно, чтобы утверждать, что дерево целенаправленно заботится о потомстве.

Учёные продолжают обсуждать размер передаваемого количества, влияние на рост молодых растений и распространённость явления в разных лесах.

Сеянец может получать углерод благодаря работе гриба, разнице концентраций или особенностям общей системы, а не из-за направленного поведения взрослого дерева.

Выражение «дерево кормит своих детей» делает историю понятной и эмоциональной, но добавляет растениям человеческие намерения, которые эксперимент не доказывает.

Лес включает сотрудничество и конкуренцию

Деревья одного леса могут быть соединены грибами и реагировать на одинаковые химические сигналы. Но одновременно они конкурируют за солнечный свет, влагу и пространство.

Высокая крона затеняет молодые растения. Развитая корневая система забирает часть доступной воды. Некоторые виды выделяют вещества, способные подавлять прорастание или рост соседей.

Даже микоризное взаимодействие не всегда одинаково выгодно для обеих сторон. При изменении условий один участник способен получать значительно больше преимуществ.

Лес нельзя описывать только как дружное сообщество или только как арену борьбы. Это изменчивая система, в которой сотрудничество, использование доступных сигналов и конкуренция происходят одновременно.

Деревья реагируют на родственников не всегда одинаково

В отдельных экспериментах растения демонстрировали разные реакции на родственников и генетически далёких соседей.

Например, они могли иначе распределять рост корней или химические вещества. Но результаты сильно зависят от вида и условий эксперимента.

Нельзя переносить наблюдение за молодыми растениями в горшке на все деревья естественного леса. У взрослого дерева значительно более сложная среда, множество соседей и разнообразное сообщество микроорганизмов.

Способность различать химические сигналы также не означает узнавание родственника в человеческом смысле.

Растение реагирует на определённые молекулы и условия, а не вспоминает отдельное дерево.

Электрические сигналы действуют внутри растения

Повреждение одной части растения способно вызвать реакцию в других листьях и корнях. В передаче информации участвуют химические, гидравлические и электрические изменения.

Электрический сигнал может распространяться по тканям и запускать защитную реакцию вдали от места повреждения.

Это напоминает работу нервного импульса лишь в самом общем смысле. У растений нет мозга, нейронов и нервной системы животных.

Электрическая активность растения реальна, но её нельзя автоматически превращать в доказательство мышления или сознания.

Между внутренней передачей сигнала по тканям одного растения и обменом информацией между двумя деревьями также необходимо проводить различие.

Растения способны издавать ультразвуковые щелчки

При недостатке воды или повреждении в проводящих тканях растения могут возникать микроскопические пузырьки. Связанные с ними процессы способны создавать ультразвуковые щелчки.

Человек без оборудования их не слышит. Чувствительные микрофоны позволяют записать сигналы и иногда различить состояние растения по особенностям звука.

Исследования также показывают, что некоторые животные могут использовать такие звуки как источник информации.

Но пока нет убедительных доказательств, что деревья ведут друг с другом сложные звуковые разговоры. Звук может быть физическим следствием стресса, который другой организм научился распознавать.

Шум сухой ветки тоже сообщает о её состоянии, хотя ветка не пытается отправить сообщение.

У растений нет человеческого сознания

Реакция на свет, прикосновение, химическое вещество или повреждение не требует сознательного мышления.

Бактерии тоже реагируют на среду, а клетки иммунной системы распознают угрозу. Это сложные биологические процессы, но они не доказывают наличие мыслей и эмоций.

На сегодняшний день нет общепринятых научных доказательств, что деревья обладают сознанием, строят планы или испытывают чувства подобно человеку.

Это не уменьшает сложности растений. Они способны изменять рост, запускать защитные реакции и приспосабливаться к условиям без мозга и нервной системы.

Уважать лес можно без приписывания деревьям человеческой психологии.

Эксперимент в лесу трудно правильно провести

Исследовать подземные связи намного сложнее, чем наблюдать за корнями в прозрачном лабораторном сосуде.

В настоящем лесу грибные нити очень тонкие, а почва содержит огромное количество микроорганизмов. Чтобы подтвердить общую сеть, необходимо установить, что одни и те же грибные структуры физически соединяют конкретные растения.

Если рядом с удалённым деревом другие растения стали расти хуже, это необязательно произошло из-за потери «связи». Изменились освещение, влажность, температура почвы, конкуренция и количество органических остатков.

Поэтому история о том, что после удаления нескольких деревьев весь лес ослаб из-за разрыва сети, требует конкретного исследования и проверки альтернативных объяснений.

Без источника такой пример лучше не приводить как установленный факт.

Научные сомнения не отрицают микоризу

Критика идеи «лесного интернета» иногда ошибочно воспринимается как отрицание всех подземных связей.

Учёные не спорят с тем, что микоризные грибы существуют и взаимодействуют с корнями. Хорошо известно и то, что грибы помогают многим растениям получать вещества из почвы.

Спорными остаются более громкие утверждения:

• насколько часто единая грибная сеть соединяет множество деревьев;
• сколько ресурсов реально проходит от одного растения к другому;
• повышает ли перенос выживаемость сеянцев;
• управляет ли дерево направлением передачи;
• предупреждаются ли соседи об опасности именно через грибные нити;
• можно ли говорить о целенаправленной помощи.

Разделение доказанных фактов и интересных гипотез делает рассказ о лесе точнее.

Эти знания помогают изучать экосистемы

Понимание взаимодействий между корнями, грибами и микроорганизмами важно для лесного хозяйства и восстановления повреждённых территорий.

После вырубки или пожара меняются не только деревья над землёй. Нарушается структура почвы, сокращается количество органического вещества и перестраиваются сообщества грибов.

Сохранение старых деревьев и участков неповреждённой почвы иногда помогает восстановлению леса. Но конкретные методы должны учитывать виды растений, климат, историю территории и местные исследования.

Нельзя сделать универсальный вывод, что удаление любого старого дерева обязательно разрушит общую сеть. В одном лесу последствия окажутся значительными, а в другом главную роль сыграют совершенно иные факторы.

Экосистема сложнее одной привлекательной метафоры.

Как деревья общаются в научном понимании

Фраза «деревья общаются» допустима, если объяснить её значение. Речь идёт не о языке и мыслях, а об обмене веществами и реакции на сигналы окружающей среды.

Наиболее убедительно изучены летучие химические соединения, которые выделяются повреждёнными растениями и меняют состояние соседей. Корневые выделения влияют на почвенные организмы, а микоризные грибы связывают корни и участвуют в перемещении ресурсов.

Некоторые подземные механизмы остаются предметом научных споров. Особенно осторожно следует относиться к утверждениям о разумном сотрудничестве, материнской заботе и едином интернете, объединяющем весь лес.

Настоящая картина не менее интересна. Дерево существует в окружении тысяч организмов, непрерывно реагирует на свет, влагу, химические вещества и повреждения.

Лес действительно представляет собой сеть взаимодействий. Но у этой сети нет единого управляющего центра, человеческих намерений и простого разделения на дружбу и вражду.