كتاب الأسبوع

"ما تفكر فيه النباتات": كيف تتواصل الأشجار مع بعضها البعض

نشرت دار النشر "بومبورا" كتابًا بعنوان "ما تفكر فيه النباتات" من تأليف عالم الأعصاب ستيفانو مانكوسو. وخلص إلى أن النباتات قادرة على العد ، وجعل الخيارات والتذكر. تنشر الحياة حولها مقتطفات حول كيفية تواصل الأشجار مع بعضها البعض.

النباتات الذكية

نبدأ هذا القسم بقول الحقيقة الواضحة: النباتات ليس لديها عقل. لقد سبق أن كررنا هذا الأمر عدة مرات من قبل ، لكننا نكرر هنا مرة أخرى من أجل الوضوح: النباتات ليس لديها عضو يشبه الدماغ بشكله المعتاد.

في البشر ، العقل هو وعاء العقل ، وليس من دون سبب أن نستخدم تعاريف "عقلي" أو "عديم عقول" لوصف الأشخاص ذوي القدرات الذهنية أو بدونها. مثل معظم الحيوانات ، التي ندرك حقها في التفكير ، لدينا هذه الهيئة المدهشة ، وهي البنية والأداء التي ما زلنا نواصل دراستها والتي بدونها لا يمكننا تخيل التفكير (على أي حال ، بين ممثلي مملكة الحيوان). الآن دعونا نطرح السؤال الأول: هل المخ حقًا هو المكان الفريد الذي يتم فيه إنتاج "العقل"؟ هل الدماغ عقلاني بدون جسم ، أو على العكس ، هل هو مجرد مجموعة من الخلايا دون أي خصائص محددة؟ هل هناك أي أثر العقل في ذلك؟ من الواضح أن الإجابة على هذه الأسئلة لا. دماغ أعظم عباقرة الجنس البشري ليس أكثر ذكاءً من بطنهم. هذا ليس نوعا من الجهاز السحري ، وبالتأكيد لا يمكن أن يخلق أي شيء من تلقاء نفسه. أي إجابة معقولة تحتاج إلى معلومات من بقية الجسم.

لذلك ، في النباتات ، لا ينقسم الوعي والأداء ، بل إنهما موجودان في كل خلية: هذا مثال حقيقي حي على ما يسميه خبراء الذكاء الاصطناعي "العامل الملموس" ، أي العامل العقلاني الذي يتفاعل مع العالم من خلال جسده المادي الخاص .

نتيجة للتطور ، حصلت النباتات على بنية معيارية لا تتركز فيها الوظائف في الأعضاء المتخصصة ، ولكن يتم توزيعها في جميع أنحاء الجسم. هذا الخيار الاستراتيجي الأكثر أهمية ، كما رأينا ، يسمح للنباتات بفقد شظايا كبيرة من الجسم دون المخاطرة بحياتهم. لذلك ، لا تحتوي النباتات على الرئتين أو الكبد أو المعدة أو البنكرياس أو الكليتين. لكن يمكنهم القيام بجميع الوظائف التي تؤديها هذه الأعضاء في الحيوانات. فلماذا يمنعهم نقص العقل من المعقول؟

ماذا تفعل الجذور

دعنا نتحدث عن الجذور - الأولى لتنمية النبات الذي ربط داروين به قدرة النباتات على اتخاذ القرارات واتخاذ الحركات. النقطة القصوى ، الجزء العلوي من الجذر ، هي المسؤولة عن حركة النبات تحت الأرض وعن تحليل التربة لوجود الماء والأكسجين والمواد المغذية. بالطبع ، يمكن افتراض أن نمو الجذر تلقائي وتسترشد بتعليمات بسيطة مثل "البحث عن الماء" أو "النمو". في هذه الحالة ، تكون وظيفة الجذر بسيطة: العثور على الماء وتنميته في هذا الاتجاه أو ينمو تحت تأثير الجاذبية. ولكن في الواقع ، فإن وظيفة الجذر معقدة للغاية. لديهم العديد من المهام والعديد من الاحتياجات ؛ عند التحرك في التربة ، تقوم قمم الجذور بإجراء تحليل معقد للتضاريس.

عادة ما توجد الأكسجين والأملاح المعدنية والمياه والمواد الغذائية في أجزاء مختلفة من التربة ، وأحياناً بعيدة كل البعد عن بعضها البعض. لذلك ، تضطر الجذور باستمرار إلى اتخاذ خيار جاد: النمو إلى اليمين والوصول إلى نبات الفوسفور الذي تمس الحاجة إليه أو النمو إلى اليسار بحثًا عن نقص النيتروجين دائمًا؟ ينمو بحثًا عن الماء أو أعلى ، أين يوجد المزيد من الهواء للتنفس؟ كيفية الجمع بين حل الكثير من المهام المختلفة؟ بالإضافة إلى ذلك ، لا ننسى أن الجذور يجب أن تنحني باستمرار حول مختلف العقبات ، وكذلك الهروب أو الدفاع عن نفسها من الأعداء (نباتات أو طفيليات أخرى). وهذا ليس كل شيء ، لأن الاحتياجات المحلية لجذر معين يجب أن تقارن بالاحتياجات العامة للمصنع بأكمله ككل ، وقد لا تتزامن. الكثير من المتغيرات ، وكلها ضرورية للغاية للبقاء على قيد الحياة! كيف يتمكن النبات من الحفاظ على جذوره من النمو في نفس الاتجاه ، على سبيل المثال ، في البحث عن الماء؟ سيكون التحكم التلقائي لنمو الجذر خطرا حقيقيا. لفهم الموقف ، يجب أن تفهم أولاً بنية ووظيفة هذا الجزء الرائع من الجذر ، والذي يسمى القمة.

يختلف حجم هذا الجزء من الجذر للأنواع المختلفة - من بضعة أعشار الملليمتر (على سبيل المثال ، Arabidopsis thaliana) إلى بضعة ملليمترات (على سبيل المثال ، للذرة). هذا الجزء الحيوي من الجذر عادة ما يكون أبيض ولديه أعلى حساسية. بالإضافة إلى ذلك ، تعد هذه المنطقة من النشاط الكهربائي المكثف استنادًا إلى إمكانية الحركة - إشارة كهربائية تشبه الإشارات في الخلايا العصبية الحيوانية. يحتوي كل مصنع على ملايين النصائح الأساسية: يمكن أن يحتوي نظام الجذر حتى على نبات صغير جدًا على أكثر من 15 مليون!

يسجل الجزء العلوي من كل الجذر باستمرار العديد من المعلمات ، مثل الجاذبية ودرجة الحرارة والرطوبة وقوة المجال الكهربائي والإضاءة والضغط والتدرجات الكيميائية ووجود مواد سامة (السموم والمعادن الثقيلة) وموجات الصوت ووجود أو عدم وجود الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. هذه القائمة الطويلة بعيدة عن الاكتمال: يضيف العلماء باستمرار معايير جديدة إليها. يسجل الجزء العلوي من الجذر هذه المعلمات بشكل مستمر ويوجه حركة الجذر وفقًا للحسابات التي تراعي الاحتياجات المحلية والعامة للمصنع. لا توجد استجابة تلقائية يمكنها تلبية هذه الطلبات. في الواقع ، يمثل الجزء العلوي من كل الجذر "مركز بيانات" حقيقيًا ولا يعمل بمفرده ، ولكن في اتصال وثيق مع ملايين الجذور الأخرى التي تشكل نظام الجذر لكل نبات.

كل مصنع هو الإنترنت الحية

لقد ناقشنا حتى الآن عمل قمم كل جذر على حدة ، لكن حتى النباتات الصغيرة مثل الجاودار أو الشوفان يمكن أن تحتوي على عشرات الملايين من قممها ، في حين يمكن أن يكون هناك عدة مئات ملايين منها في شجرة (على الرغم من عدم احتسابها على وجه التحديد). كيف تعمل كل هذه الجذور معًا؟ لا ينبغي اعتبار قمم جذور نبات واحد بمثابة مراكز وظيفية معزولة ، ولكن كمكونات تعمل بشكل مشترك لشبكة واحدة.

لفهم ما هو على المحك ، تخيل الإنترنت - شبكة الاتصالات الأكثر شمولاً وقوة التي أنشأها الإنسان. في العقود الأخيرة ، تم تطبيق نهجين أساسيين لإجراء عمليات حسابية معقدة (ترتبط مباشرة بموضوع قصتنا). فمن ناحية ، يتم إنشاء المزيد والمزيد من الحواسيب العملاقة القوية ، القادرة على أداء قدر لا يصدق من العمليات الحسابية في فترات زمنية قصيرة جدًا (يمكن للكمبيوتر سيكويا من IBM ، الذي تم إصداره في عام 2012 ، إجراء مثل هذه الحسابات في غضون ساعة يعمل فيها 6.7 مليار شخص. الآلات الحاسبة البسيطة 24 ساعة في اليوم ، وسيتم ذلك في 320 سنة).

من ناحية أخرى ، لنفس الغرض ، يتم استخدام إمكانات الحوسبة العملاقة لشبكة كاملة من أجهزة الكمبيوتر مثل الإنترنت. تذكر هاتان الاستراتيجيتان المتعارضتان باستراتيجيتين تم اختيارهما بالتطور لتحسين عملية صنع القرار من قبل الكائنات الحية. من ناحية ، هناك دماغ فردي كبير يعمل بكفاءة متزايدة (في هذه الحالة ، يكون التماثل بين الحاسوب العملاق إنسانًا) ، من ناحية أخرى ، عقلًا موزعًا ، كما نرى في مجتمعات الحشرات أو في النباتات.

إن سرعة الحوسبة التي يؤديها الحواسب العملاقة لكل وحدة زمنية تتجاوز وستتجاوز دائمًا سرعة حساب شبكة الكمبيوتر ، ولكن لا يمكن للمرء أن يتجاهل ويقلل من شأن هذا العامل الهام مثل الموثوقية التي توفرها شبكة الكمبيوتر. تم تطوير الإصدار الأول من الإنترنت (Arpanet) بواسطة DARPA (وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للدفاع) التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية من أجل مواجهة الهجمات النووية واسعة النطاق. حتى إذا تم تدمير معظم أجهزة الكمبيوتر التي تتكون منها الشبكة (تم تعيين المهمة) ، فإن الهيكل المعياري للشبكة يضمن عملها ونقل البيانات المستمر.

هل هذا يذكرك بأي شيء؟ اختارت النباتات نفس الإستراتيجية: تعمل ملايين قمم الشبكات في شبكة واحدة ، بحيث لا يؤدي تعطيل أو إزالة جزء كبير من المصنع إلى تعطيل الشبكة ككل. بمفردها ، لا يستطيع أحد جذر الرأس تنفيذ الحسابات بفعالية ، لكن جميع قمم الجذور معًا قادرة على تحقيق نجاحات مذهلة - مثل نملة ، لا يمكنها وحدها تطوير أي إستراتيجية ، لكن مع النمل الآخر يخلق واحدة من المجتمعات الطبيعية الأكثر تعقيدًا وبنية.

كيف تتواصل الجذور وتتعاون مع بعضها البعض؟ رغم أننا لا نعرف بالضبط ، إلا أن الدراسات الحديثة تسمح لنا بصياغة العديد من الفرضيات المثيرة للاهتمام. نظام الجذر ، أولاً وقبل كل شيء ، هو بنية فيزيائية ، داخلها تترابط الجذور تشريحياً. ومع ذلك ، هذا الصدد ، على ما يبدو ، ليس هو الرئيسي. في الواقع ، فإن الإشارات التي تربط جذور النباتات هي على الأرجح ليست داخل المصنع. كيف هذا ممكن؟

دعنا نعود إلى التشبيه مع النمل ومحاولة تخيل قمم الجذور باعتبارها مستعمرة من الحشرات: النمل ليس مرتبطًا جسديًا على الإطلاق ، ولكن في نفس الوقت نتصرف بشكل متضافر ونتواصل من خلال الإشارات الكيميائية. ربما الجذور تتصرف بنفس الطريقة؟ تستخدم النباتات ، بالطبع ، ببراعة فن تصنيع الجزيئات الكيميائية بجميع أنواعها ولجميع الأغراض. لذلك ، من الممكن أن تستخدم أجزائها الموجودة تحت الأرض ، وكذلك الأجزاء الموجودة تحت الأرض ، إشارات كيميائية للاتصال.

ومع ذلك ، هذه ليست سوى فرضية ، وبالتالي ينبغي النظر في إمكانيات أخرى. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون قمم الجذور حساسة للغاية للتغيرات في المجالات الكهرومغناطيسية ، بما في ذلك تلك التي تنتجها قمم المجاورة ، ويمكن أن تعمل وفقا للإشارات المستلمة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قادرة على إدراك الموجات الصوتية المنبعثة من جذور أخرى أثناء نموها. أظهرت الدراسات الحديثة أن جذور النمو تصدر أصواتًا ("نقرات") تسمعها الجذور المجاورة. وهذا يمكن أن يكون نظام اتصال مريح للغاية: كما رأينا ، فإن النباتات ، على ما يبدو ، تنتج هذه الأصوات عن غير قصد ، وفي عملية تقسيم جدران الخلايا أثناء نموها. في هذه الحالة ، هذا الصوت هو أحد مظاهر ما يسمى مبدأ parsimony - هذه الإشارة تصل إلى الهدف ، ولكنها لا تكلف المصنع جهد إضافي أو تكاليف الطاقة.


الغلاف: دار النشر "بومبورا"

شاهد الفيديو: Ryan Reynolds & Jake Gyllenhaal Answer the Web's Most Searched Questions. WIRED (كانون الثاني 2020).

المشاركات الشعبية

فئة كتاب الأسبوع, المقالة القادمة

افتتح أصحاب مطعم "موصلي" مؤسسة جديدة "البط والفطائر"
ممتع

افتتح أصحاب مطعم "موصلي" مؤسسة جديدة "البط والفطائر"

تم افتتاح مطعم في شارع Bolshaya Nikitskaya Street ، والذي يطلب أصحابه الاتصال به على المعدة - البط والوافل. حول هذه الحياة قال لأصحاب المؤسسة. افتتح الطاهي من قبل الطاهي الذي يحمل العلامة التجارية "نحن لا نذهب إلى أي مكان" وماري اند دوجز والشيف السابق لمطعم تشايكا ديمتري شورشاكوف ، المسؤول عن المطبخ في Ducks and Waffles ، بالإضافة إلى المدير السابق لـ White Rabbit and Luciano و Marek Markovich و صاحب PR- وكالة Prprosto يوجين Nechitaylenko.
إقرأ المزيد
أين ستذهب سانت بطرسبرغ إلى عطلة مايو
ممتع

أين ستذهب سانت بطرسبرغ إلى عطلة مايو

قامت خدمة البحث عن تذاكر طيران Momondo بتجميع 20 مدينة وبلدة يسافر فيها بطرسبرغ في عطلة مايو. احتل مكانًا في التصنيف City تغيير الاهتمام لهذا العام Simferopol -6٪ Sochi + 18٪ Prague -26٪ Rome -27٪ Tbilisi + 22٪ Moscow -14٪ Barcelona -29٪ Krasnodar + 27٪ Milan -42٪ Kaliningrad + 35٪ لهذا العام زاد الطلب على العطلات داخل البلاد بين المواطنين بنسبة 13 ٪ ، وتراجع للعطلات في البلدان الأخرى بنسبة 28 ٪.
إقرأ المزيد
في Staropimenovsky لين يفتح مصفف شعر الإناث "الطيور"
ممتع

في Staropimenovsky لين يفتح مصفف شعر الإناث "الطيور"

في مكان متجر مستحضرات التجميل والمجوهرات Bling Blings Jewellery في Staropimenovsky Lane ، تفتح مصففة شعر "Bird". مؤسس Bling Blings Jewellery ، ماريا تيموشينكو ، تتحدث عن ذلك في إنستغرام. في الساعات الأخيرة من الصيف ، لدي خبران رائعان. أولاً ، ينتقل متجرنا والدورات التدريبية من Mayakovskaya إلى مكان جديد بجوار أصدقائنا - أروع استوديو باليه @ balletomagia في Tverskaya Boulevard!
إقرأ المزيد
في الشارع افتتح Pestel شريط "أمي ، أنا لم أشرب!"
ممتع

في الشارع افتتح Pestel شريط "أمي ، أنا لم أشرب!"

في شارع Pestel ، وهو متجر بيرة وبار ، "أمي ، لم أشرب!" ، بدأت العمل. افتتح بافل إيفانوف وإفغيني بيكونوف ، اللذان سبق لهما المشاركة في خدمات البناء ، ولكنهما كانا يتمتعان أيضًا بخبرة في قطاع المطاعم. قالوا الحياة حول مشروعهم. "أمي ، أنا لم أشرب!" العنوان: Pestelya ، 21 ساعات العمل: 15: 00-23: 00 ، يوم الجمعة والسبت حتى 02:00 ، يوم الأحد من الساعة 13:00 الفكرة: يقول المالكون إن فكرة فتح مؤسسة بيرة جاءت منهم منذ فترة طويلة ، ولكن الرغبة اتخذت شكلاً حقيقياً قد بعد زيارة مهرجان الحرف عطلة نهاية الأسبوع.
إقرأ المزيد