Живые часы

Рис. 16. Рисунок Чарлза Дарвина, сделанный им с фотографии виргинского табака. У одного из растений листья расправлены на день (слева), у другого — сложены на ночь (справа).

Рис. 17. Движение листа виргинского табака, записанное Дарвином. Крупная точка слева внизу указывает исходное положение; стрелки — направление движения; сплошные линии — движение в дневное время, пунктирные — в ночное.

Пользуясь этим методом, Дарвин проследил за движениями листьев многих растений в самых различных условиях. Основным раздражителем, действие которого испытывал Дарвин, был свет — сильный и слабый, рассеянный и направленный; и даже полное его отсутствие, за исключением кратких моментов для наблюдений.

Эксперимент с виргинским табаком позволил получить типичную запись движений листьев. В книге Дарвин впервые привел рисунок табака Solaneae с листьями, расправленными в дневное время и сложенными на ночь. Там же приведен график движения, полученный для пятого над колеоптилем листа виргинского табака. В основном траектория движения листа имела вид вытянутого эллипса, достигая самой нижней его точки между 15 и 17 часами и высшей — между 22 и 23 часами. В один из дней лист расправился менее полно, чем в два других, и поэтому описал небольшой зигзаг. Простота движения этого листа произвела на Дарвина большое впечатление.

Большинство графиков (а он исследовал 55 видов растений, у которых засыпали колеоптили, и 86 видов, у которых засыпали листья) свидетельствовало о значительно более сложных «движениях сна». Иногда листья поднимались и опадали крошечными скачками, а иногда плавными волнообразными движениями. Часто подъем и опускание листьев сопровождались скручиванием. Иногда листья спали, поднявшись и сложившись вместе, а. иногда — поникая вниз. В других случаях внешние листья укрывали более нежные внутренние, как это бывает в закрывающемся на ночь цветке.

Все это привело Дарвина к очень интересному выводу. Во время сна листья всегда принимают такое положение, чтобы их поверхность, обращенная к ночному небу, была минимальной. Это и был тот ключ к эволюционным взаимоотношениям, который он искал! Растения путем естественного отбора приобрели идеальный механизм для защиты от холода. От того, как расположатся листья ночью, зависит, сколько тепла потеряют они за счет излучения.

Для подтверждения этого вывода Дарвин выносил из теплицы на мороз кислицу, земляной орех, кассию, шесть разновидностей донника, лотос и марсилию. Листья, за которыми предполагалось вести наблюдение, он укрепил в горизонтальном положении, наколов их с помощью энтомологических булавок на подставленные снизу пластинки из коры. На ночь эти листья остались в развернутом положении, в то время как контрольные свернулись.

Полученные результаты подтвердили сделанный Дарвином вывод. Как правило, листья, укрепленные горизонтально, оказывались сильно поврежденными и даже погибали, тогда как листья, находившиеся в нормальном спящем положении, выживали. Правда, некоторые растения оказались настолько чувствительными, что большинство их листьев — и опытных и контрольных — вообще погибло, — а некоторые, по-видимому устойчивые к морозам, не потеряли ни одного листа.

Этим экспериментом Дарвин показал один из механизмов приспособления растений к окружающей среде. Позднее в «Автобиографии» Чарлз Дарвин писал: