На замерзших окраинах лесов и водно-болотных угодий ранней весной зацветают довольно странные растения - связноплодник вонючий (Symplocarpus foetidus) в Северной Америке и связноплодник почколистный (Symplocarpus renifolius) в Восточной Азии.
Как пишет эволюционный биолог из Ратгерского университета Скотт Трэверс в своей колонке для Forbes, эти растения наиболее известны своим резким запахом и пятнистыми пурпурными "капюшонами". Среди биологов они также известны своей способностью делать то, на что почти ни одно другое растение не способно.
Чем особенны связноплодники
Биолог отметил, что связноплодник вонючий и связноплодник почколистный выделяются цветочным термогенезом. Это способность некоторых растений генерировать и регулировать собственное внутреннее тепло.
Трэверс добавил, что это явление документируется уже на протяжении веков, но механизмы, лежащие в его основе, и эволюционные причины его возникновения только недавно стали предметом пристального внимания ученых.
Биолог рассказал, что у обычных растений клеточное дыхание включает в себя перемещение электронов по цепочке белковых комплексов. При этом протоны перекачиваются через мембрану для генерации аденозинтрифосфата.
Процесс производства аденозинтрифосфата у большинства растений является высокоэффективным, тесно связанным и производит относительно мало отработанного тепла. Связноплодник же, напротив, использует то, что можно было бы считать своего рода "клапаном сброса", добавил биолог.
Трэверс поделился, что во время этого процесса связноплодник полагается на белок, называемый альтернативной оксидазой, который замыкает цепь переноса электронов. Он отводит электроны от обычного механизма производства аденозинтрифосфата и выделяет их энергию непосредственно в виде тепла.
Биолог отметил, что альтернативная оксидаза полностью обходит протонный насос, из-за чего примерно 6% свободной энергии, получаемой при окислении глюкозы, выделяется в виде тепловых отходов.
Ученые выяснили, что у связноплодников есть встроенная "система", которая перенаправляет метаболизм растения в холодную погоду. Она фактически заставляет клеточный метаболизм проходить через альтернативную оксидазу, что обеспечивает максимальное производство тепла именно тогда, когда это необходимо для таяния снега и привлечения опылителей.
Биолог добавил, что у связноплодников есть спадикс - центральный колос внутри капюшона. Растение может поддерживать температуру своего спадикса на уровне от 22 до 26 °C в течение почти недели, даже когда температура снаружи опускается до −10 °C.
Почему у этих растений неприятный запах
Трэверс поделился, что связноплодники вкладывают огромные метаболические ресурсы в собственное обогревание. Именно поэтому растениям нужно привлекать опылителей.
Пресловутый запах связноплодников играет важную роль в этом процессе. Эти растения имитируют запах падали, что привлекает мух и жуков в начале сезона, ищущих теплое место для питания и спаривания, объяснил биолог.
Тепло вызывает улетучивание химических соединений, ответственных за запах, вынося их в окружающий воздух и значительно увеличивая радиус их действия. Холодный цветок выделяет аромат медленно, а горячий - рассеивает его широко.
Трэверс добавил, что опылители также получают выгоду. Тепло, производимое термогенными цветами, представляет собой значимое энергетическое вознаграждение, поскольку позволяет опылителям питаться и спариваться с гораздо меньшими затратами энергии, чем это потребовалось бы в холодном воздухе снаружи.
Растение, которое длиннее синего кита и "пьет" туман
Ранее в BBC Wildlife Magazine рассказали о растении под названием вельвичия. Несколько уважаемых биологов XIX века называли это растение самым уродливым в мире, но отмечали его скрытые достоинства.
Вельвичию часто называют "живым ископаемым". Это растение растет только в пустыне Намиб. Оно успешно адаптировалось к одной из самых суровых сред обитания на планете.
Интересно то, что вельвичия способна "пить" туман. Когда на листьях у основания образуется конденсат, роса направляется к центру растения.
