Революция растений. Новый взгляд на интеллект и поведение растений

Трактовка растения, как колонии отдельных модулей, не нова. Еще в античной Греции философ и ботаник Теофраст (372–287 гг. до н.э.) отмечал, что «повторение – сущность растения». В XVIII веке Эразм Дарвин и Иоганн Вольфганг Гете (да, тот самый автор «Фауста») рассуждали, можно ли рассматривать деревья, как колонии повторяющихся модулей. Уже в наше время французский ботаник Франсис Алле описал растения, как метамерические организмы, тело которых состоит из повторяющихся одинаковых частей, при этом рекурсия отдельных модулей и повторение иерархических уровней корневой системы позволяют применять методы фрактального анализа для их описания.

Птичья стая может служить классическим примером появления у группы свойств, которых нет у единичной особи. При этом для получения сложных результатов достаточно простых правил.

Таким образом, наблюдая рост корневой системы, исследующей почву, можно обнаружить, что, несмотря на отсутствие центральной нервной системы, ее действия вовсе не хаотичны. Наоборот, они весьма структурированы и отлично скоординированы для достижения стоящих перед ними целей. Корни обладают, к примеру, потрясающей способностью ощущать малейшие изменения содержания кислорода и воды, колебания температуры и концентраций питательных веществ. При этом они определяют источник изменений в окружающей среде с потрясающей точностью. Как они умудряются это делать и не путаться в локальных отклонениях от искомых параметров, остается загадкой.

Несколько лет назад мы вместе с моим коллегой Франтишеком Балушкой решили изучить корни растения с точки зрения коллективного организма, рассматривая их, как своего рода стаю птиц или колонию муравьев. Этот подход оказался очень эффективным и позволил подтвердить гипотезу о том, что корневая система, способы ее поведения в почве и освоения ею ресурсов могут быть описаны с помощью моделей поведения стаи, аналогичных тем, что биологи применяют для исследования сообществ насекомых. Для одного-единственного муравья навигация в пространстве по градиентам характеристик среды[18] – задача невыполнимая. Муравей, столкнувшись с малейшими изменениями данных, просто потеряется в пространстве без каких-либо шансов понять, где он. Однако, действуя вместе с остальными, в составе колонии, муравьи прекрасно справляются со многими трудностями. Вместе они становятся огромной интегрированной матрицей, оснащенной многочисленными датчиками, которые постоянно снабжают их данными о состоянии окружающей среды. Так мы открыли, что корневая система растения, подобно колонии муравьев, действует как коллектив. И тем самым минимизирует воздействие локальных флуктуаций параметров среды. И, как и в колонии насекомых, принципы передачи информации от одного корня к другому, то есть между разными автономными агентами, весьма вероятно, строятся на основе стигмергии.

Термиты, как и муравьи, создают колонии, способные выполнять чрезвычайно сложные задачи.

Этот термин обозначает типичное поведение систем, не имеющих центра контроля и использующих изменения окружающей среды в качестве инструмента коммуникаций. Типичные примеры стигмергии можно наблюдать в природе – она свойственна сообществам муравьев или термитов. Насекомые считывают химические метки феромонов, оставленные сородичами, и создают из простых земляных комочков восхитительно сложные конструкции – например, гнезда с арками, колоннами, отдельными помещениями, путями эвакуации. Стигмергия работает, впрочем, не только в сообществах насекомых. Наше общение в Интернете, сообщения, оставляемые многочисленными пользователями в Сети, существуют по тем же принципам самоорганизации.

Огромный экземпляр бенгальского фикуса (или дерева баньян) и его огромные надземные корни.

Растения, таким образом, представляются организмами, способными использовать результаты взаимодействия между отдельными своими частями для решения проблем и принятия весьма сложных решений. С другой стороны, сами эти способности обязаны своим существованием децентрализованной организации и отсутствию иерархических уровней. Высокая эффективность подобных систем привела к тому, что они весьма распространены в природе, и в том числе в человеческом обществе.

Афиняне, пчелы, демократия и растительные модули