На окраине заполярного города высится здание. Оно из пластика, светлого металла. стекла и кажется воздушным. Внутри здания масса зелени. Здесь фабрика овощей: круглый год выращивают помидоры, огурцы, капусту, морковь. Людей не видно. Растения сами следят за рационом питания, температурой.
Подобной фабрики еще нет. И может возникнуть вопрос: а могут ли вообще растения сами активно управлять внешней средой? Чтобы дать точный ответ, надо проникнуть в самые скрытые процессы внутри растений. Этим и занимаются в одной из лабораторий Ленинградского агрофизического института ВАСХНИЛ.
...На столах и стеллажах - осциллографы, вольтметры, паяльники, провода. И тут же, в этом "физическом царстве", - десятки цветочных горшочков с растениями, микроскопы, колбочки, банки. Руководитель лаборатории кандидат сельскохозяйственных наук Владимир Григорьевич Карманов говорит: - Наша цель: применить кибернетические методы и автоматические устройства в растениеводстве.
Когда речь идет о кибернетике, мы обычно связываем ее с применением вычислительной техники. Глаза невольно ищут электронную вычислительную машину. Словно угадав мои мысли, Владимир Григорьевич заметил: - Пока вы не найдете у нас "Урала", "Минска" или иной электронной вычислительной машины. Это дело будущего. Но кибернетические устройства у нас уже есть. Прежде всего само растение является сложной кибернетической системой - самонастраивающейся, самовоспроизводящейся. Самонастраивание происходит путем приспособления к изменяющимся условиям внешней среды. Растение, например, развивается и при 5 и при 40 градусах тепла. Но в том и другом случае его организм вынужден приспосабливаться. И в этом смысле биологическая программа, заложенная природой в растении, является целесообразной: она обеспечивает сохранение его как вида, как организма.
В самом деле, природа наделила растения могучими средствами защиты и приспособления. Толстая кора защищает их от колебаний температуры. Длинные корни спасают от засухи, а усиленное испарение через листья охлаждает.
Но трудная борьба растения за жизнь не проходит бесследно. Кто из нас не видел яблони без яблок, пшеницу с жидким колоском, огурцы с палец величиной...
- А мы хотим, - говорит Владимир Григорьевич, - добиться высокой продуктивности культурных растений. Такой, чтобы слово "неурожай" было забыто.
Да, растения сполна должны давать человеку то, что они могут дать: плоды, зерна, цветы, древесину. Но для этого им необходимо развиваться в наивыгоднейшем, оптимальном режиме. Часто на помощь зеленым друзьям приходит человек. Он поливает, подкармливает, укрывает растение от мороза. Однако делает он это не всегда в наилучшем для растения режиме. А в нем-то и состоит секрет продуктивности: всякое нарушение плавного перехода от одного состояния к другому отрицательно влияет на развитие растения. Но люди со своей запоздалой "неотложной" помощью не виноваты, они слишком поздно получают сигнал, информацию о физиологических процессах, происходящих внутри растения. Так, нарушение фотосинтеза - процесса углеродного питания растений, осуществляемого при помощи световой энергии, вначале обычно не заметно. Между тем в поврежденных клетках фоьосинтез прекращается, и световая энергия уже не усваивается растением.
Как же от этого избавиться? Очевидно, надо "научить" растение управлять своими взаимоотношениями с внешней средой так же, как это делают высшие организмы. Ведь животное, почувствовав жажду, не ждет дождичка, а само ищет влагу.
"Учить" растения в лабораториях Агрофизического института начали более десяти лет назад. Шли непроторенными дорогами. Создавали теорию, методы и приборы. Биологи становились инженерами, физиками, математиками. Помощь и поддержку ученым оказывал академик А.Ф.Иоффе. Крупнейший физик (основатель школы советских агрофизиков) увидел в этих работах большое будущее.
И растения "заговорили". Да еще стали сами активно управлять внешней средой!
Владимир Григорьевич высыпал на ладонь более десятка крошечных приборов: различные датчики, микрогигрометры, термометры, электроды.
- Все это - средства информации, при помощи которых мы научились непрерывно общаться с растениями. Приборы разработаны сотрудниками нашей лаборатории, - с гордостью говорит Карманов.
Датчики - самая тонкая часть аппаратуры. Некоторые из них без увеличительного стекла невозможно рассмотреть. Внешне они выглядят прост - на нежных проволочных щипчиках черная капелька с булавочную головку.
С помощью проволочных щипчиков датчик прикрепляют на лист. Лист - наиболее активная часть растения. С его поверхности можно получать большое количество информации о физиологических процессах. Датчики являются своеобразными рецепторами. От них и несут информацию к прибору едва заметные волоски - провода. Короче говоря, создано нечто подобное участку нервной системы животного организма.
Мне показали, как происходит процесс транспирации - испарения влаги с поверхности листа. В опытную камеру помещена банка с раствором. В ней растение - обычная фасоль, электрическая лампа, провода. На листьях - датчики.
Растение испытывает жажду - в сосуде уменьшился уровень жидкости. Изменилась температура листа - датчик-термистор немедля среагировал - дал сигнал. Следящая система уловила команду, и тут же автоматически включился прибор, подающий воду, растение само себя полило. И длилась поливка столько, сколько надо, ни капли больше, ни капли меньше!
Правда, пока все это еще лишь лабораторный опыт. Но перспективы открываются грандиозные.
Разработанные методы и устройства найдут применение в различных областях науки. Например, для проверки влияния на растения того или иного химического удобрения вовсе не потребуется ждать полного его созревания. За несколько дней, а может быть, и часов, можно получить достаточную информацию о различных физиологических изменениях... А затем - затем придет очередь строительства тех чудесных зданий в заполярных городах, с которых мы начали свой рассказ. Ведь мечта и поиск, мечта и свершение в наше время идут рядом.
Ю.Кринов. Ленинград.