Революция растений. Новый взгляд на интеллект и поведение растений

Остается только прояснить загадку: как растениям удается существовать без мозга, органа, руководящего всеми реакциями животного? Какие системы они используют вместо него? И вообще, как они умудряются реагировать на продолжительные изменения окружающей среды, принимая при этом правильные решения? Реакция рождается в самой важной части растения – в корневой системе.

Корневая система, без преувеличения, играет решающую роль в жизни растения. Это сеть, новые ячейки которой постоянно растут и продвигаются вперед. Она состоит из бесчисленных микроскопических командных центров, каждый из которых обрабатывает информацию, собранную в процессе роста корня, и принимает решение о направлении этого роста. Таким образом, вся корневая система решает, как жить растению. Она выступает в роли коллективного разума или, вернее, интеллекта, распределенного по поверхности. В процессе роста и развития каждый корень собирает фундаментальную информацию о питании и выживании растения. Система, разрастаясь, может достичь по-настоящему впечатляющих размеров. Одно-единственное растение ржи способно создать корневую систему из сотен миллионов отдельных корешков. Впечатляющее количество, но не сравнимое с корневой системой взрослого дерева: мы не обладаем точными данными, но речь идет о миллиардах ответвлений. Известно, что в одном кубическом сантиметре лесной почвы может насчитываться до нескольких тысяч корней. Для взрослого дерева в естественной среде обитания нет даже приблизительных оценок. Отсутствие точных данных показывает, с какими трудностями биологам приходится сталкиваться при изучении этой скрытой части растения. Сегодня отсутствие методов или инструментов, которые могли бы записывать движения корней, – главное препятствие, тормозящее исследования поведения растений. Для получения информации необходимы неинвазивные системы непрерывного анализа трехмерной съемки всей корневой системы. Эти системы еще только предстоит создать.

Несмотря на технические ограничения, в последние годы изучение корневых систем позволило выявить неожиданные аспекты их деятельности, в частности механизмы и способы, используемые корнями для исследования почв. Этот процесс оказался настолько эффективным, что вполне может лечь в основу создания нового робота. Он мог бы использовать методы растений в условиях отсутствия карты или опорных пунктов для ориентации, для освоения незнакомых пространств – это далеко не простая задача для централизованных инструментальных систем. Однако децентрализованная система, состоящая из множества маленьких «исследователей», действующих параллельно, может собрать данные о почве гораздо быстрее и успешнее, чем самый хитроумный, но одиночный аппарат.

Как я уже упоминал в других главах, в последние годы мы все больше опираемся на уже существующие в природе системы, чтобы создавать новые технологические решения. Я не имею в виду только растительный мир. Большие перспективы открываются в области исследования сообществ, способных осваивать новые места обитания – например, сообществ социальных насекомых. Они могут служить источником вдохновения для конструкторов.

Корневая система растения – типичный пример децентрализованной, распределенной системы, состоящей из миллионов отдельных центров (корни), взаимодействующих между собой.

Многие животные, действуя в группе, демонстрируют особые формы поведения. Например, можно вспомнить случаи нашествий насекомых или птичьи стаи. Благодаря определенному типу взаимодействия птиц друг с другом, вся стая действует как единый организм. Подобное коллективное поведение стало важным объектом исследования ученых – не только с целью понять базовые принципы поведения группы, но и для получения знаний, позволивших бы применять их на практике, используя одни и те же организационные принципы для различных технологических решений. У таких сообществ есть целый ряд преимуществ. С одной стороны, они демонстрируют чрезвычайно прочные связи (на самом деле, отсутствие единого центра контроля и коммуникаций позволяет успешно встречать самые разные вызовы), с другой – их легко воспроизвести и задействовать, пусть даже в самом примитивном виде, поскольку в самом начале развития правила взаимодействия и обмена информацией совсем просты. Биологи долгое время полагали, что подобные группы существуют только в животном мире (рои, стаи, стада и т. п.). Однако, по идее, любое сообщество, состоящее из единичных агентов (каждый из которых принимает самостоятельное решение, не связанное единым командным центром) и использующее простые правила коммуникации, должно быть похоже на вышеописанные. Существуют и растения, чья модульная структура позволяет сравнить их с роем насекомых.