Растительная арифметика

Арифметика растений — это форма познания растений , при которой растения выполняют арифметические операции — форма чувства числа у растений. Некоторые из таких растений включают венерину мухоловку и Arabidopsis thaliana.

Арифметика по видам

Венерина мухоловка

Венерина мухоловка умеет считать до двух и пяти, чтобы поймать и переварить свою добычу. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Венерина мухоловка — плотоядное растение , которое ловит свою добычу с помощью ловушки, образованной конечной частью каждого листа растения, которая приводится в действие крошечными волосками на их внутренней поверхности. Реакция венерианской мухоловки может возникать из-за электрических и механических или связанных с движением изменений. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Когда насекомое или паук, ползающее по листьям, касается волоса, ловушка готовится закрыться, захлопываясь только в том случае, если второй контакт произойдет примерно через двадцать секунд после первого удара. Требование избыточного запуска в этом механизме служит защитой от растраты энергии на захват объектов, не имеющих питательной ценности, и растение начнет пищеварение только после еще пяти стимулов, чтобы гарантировать, что оно поймало живого насекомого, достойного употребления.

Венерина мухоловка проходит два этапа: закрытое и запертое состояние после открытия и перед пищеварением , которые различаются в зависимости от формирования ловушки. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Закрытая ловушка возникает, когда две доли смыкаются или ловят добычу. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Запертая ловушка возникает, когда реснички еще больше захватывают добычу. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Ловушка может обладать силой в четыре Ньютона . ^{[ 4 ]} Кроме того, реснички могут еще больше помешать существу сбежать. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Этот механизм настолько узкоспециализирован, что может различать живую добычу и стимулы, не являющиеся добычей, например, падающие капли дождя; ^{[ 6 ]} необходимо коснуться двух триггерных волосков подряд с интервалом в 20 секунд или коснуться одного волоска дважды подряд, ^{[ 6 ]} после чего лепестки ловушки захлопнутся, обычно примерно за одну десятую секунды. ^{[ 7 ]}

Количество дней, в течение которых ловушка будет оставаться закрытой, будет зависеть от того, поймало ли растение добычу. ^{[ 3 ]} Кроме того, размер добычи может влиять на количество дней, необходимых для переваривания. ^{[ 3 ]} Если существо слишком маленькое, то Венерина мухоловка имеет возможность выпустить его, а это значит, что оно может начать стадию полуоткрытия. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Переход из закрытого состояния в открытое займет два дня и может произойти после того, как растение закончит переваривание или поймет, что не поймало ничего стоящего. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Один день понадобится, чтобы стать полуоткрытым, что создаст вогнутый вид, а другой день позволит венериной мухоловке полностью открыться, что создаст выпуклый вид. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} На угол лепестков венерианской мухоловки, когда они открыты, может влиять вода внутри нее. ^{[ 5 ]}

Арабидопсис Талиана

Arabidopsis thaliana фактически выполняет деление, чтобы контролировать использование крахмала в ночное время. ^{[ 8 ]}

Большинство растений накапливают крахмал днем, а затем усваивают его с фиксированной скоростью в ночное время. Однако, если наступление темноты необычно рано, Arabidopsis thaliana сокращает использование крахмала на количество, которое фактически требует деления. ^{[ 9 ]} Однако существуют альтернативные объяснения, ^{[ 10 ]} например, контроль с обратной связью путем определения количества оставшихся растворимых сахаров. ^{[ 11 ]} По состоянию на 2015 год открытые вопросы остаются. ^{[ 12 ]}

См. также

Воплощенное познание - Междисциплинарная теория
Познание растений - Предлагаемое познание растений
Связь растений - Связь между растениями и другими организмами.
Восприятие растений (физиология) - взаимодействие растений с окружающей средой.
Чувство числа у животных
Числовое познание - изучение числовых и математических способностей.

Ссылки

^ Бём, Дженнифер; Шерцер, Зонке; Крол, Эльжбета; Крейцер, Инес; фон Мейер, Кэтрин; Лори, Кристиан; Мюллер, Томас Д.; Шабала, Лана; Монте, Элизабет; Солано, Роберт; Аль-Рашид, Халед А.С.; Ренненберг, Хайнц; Шабала, Сергей; Неер, Эрвин; Хедрих, Райнер (февраль 2016 г.). «Венерина мухоловка Dionaea muscipula подсчитывает потенциалы действия, вызванные добычей, для индуцирования поглощения натрия» . Текущая биология 26 (3): 286–295. Бибкод : 2016CBio...26..286B . дои : 10.1016/j.cub.2015.11.057 . ПМЦ 4751343 . ПМИД 26804557 .
^ «Растения считают до пяти» . Природа . 529 (7587): 440. 2016. doi : 10.1038/529440a . S2CID 49905733 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Волков Александр Георгиевич; Пиннок, Моник-Рене; Лоу, Деннелл К.; Гей, Ма'Реша С.; Маркин, Владислав С. (15 января 2011 г.). «Полный цикл охоты Dionaea muscipula : последовательные шаги и их электрические свойства». Журнал физиологии растений . 168 (2): 109–120. Бибкод : 2011JPPhy.168..109V . дои : 10.1016/j.jplph.2010.06.007 . ПМИД 20667624 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Волков Александр Георгиевич; Харрис II, Шон Л.; Вильфранк, Кристель Л.; Мерфи, Вероника А.; Вутен, Джозеф Д.; Паулицин, Енох; Волкова Майя И.; Маркин Владислав С. (1 января 2013 г.). «Биомеханика венерины мухоловки: силы в ловушке Dionaea muscipula ». Журнал физиологии растений . 170 (1): 25–3 Бибкод : 2013JPPhy.170...25В . дои : 10.1016/j.jplph.2012.08.009 . ПМИД 22959673 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Саксе, Рената; Вестермайер, Анна; Майло, Макс; Надасди, Джоуи; Бишофф, Манфред; Спек, Томас; Поппинга, Саймон (7 июля 2020 г.). «Механика щелкания венериной мухоловки ( Dionaea muscipula )» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (27): 16035–16042. Бибкод : 2020PNAS..11716035S . дои : 10.1073/pnas.2002707117 . ПМЦ 7355038 . ПМИД 32571929 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Рэйвен, Питер Х.; Эверт, Рэй Франклин; Эйххорн, Сьюзен Э. (2005). Биология растений (7-е изд.). WH Фриман и компания. ISBN 978-0-7167-1007-3 . OCLC 56051064 .
^ Фортерре, Йоэль; Скотхайм, Ян М.; Дюме, Жак; Махадеван, Л. (27 января 2005 г.). «Как щелкает венерина мухоловка» (PDF) . Природа . 433 (7024): 421–425. Бибкод : 2005Natur.433..421F . дои : 10.1038/nature03185 . ПМИД 15674293 . S2CID 4340043 . Архивировано из оригинала (PDF) 2 декабря 2007 года.
^ Ледфорд, Хайди (24 июня 2013 г.). «Растения выполняют молекулярную математику» . Природа . дои : 10.1038/nature.2013.13251 . S2CID 124849485 .
^ Скиалдоне, Антонио; Магфорд, Сэм Т; Фейке, Дорин; Скеффингтон, Аластер; Боррилл, Филиппа; Граф, Александр; Смит, Элисон М; Ховард, Мартин (25 июня 2013 г.). «Растения арабидопсиса выполняют арифметическое деление, чтобы предотвратить голодание в ночное время» . электронная жизнь . 2 : е00669. arXiv : 1306.5148 . doi : 10.7554/eLife.00669 . ПМК 3691572 . ПМИД 23805380 .
^ Уэбб, Алекс А.Р.; Сатаке, Акико (5 марта 2015 г.). «Понимание циркадной регуляции метаболизма углеводов у Arabidopsis с использованием математических моделей» . Физиология растений и клеток . 56 (4): 586–593. дои : 10.1093/pcp/pcv033 . ПМИД 25745029 .
^ Фейжье, Франсуа Г.; Сатаке, Акико (2013). «Динамическая обратная связь между циркадными часами и наличием сахарозы объясняет адаптивную реакцию метаболизма крахмала на различные фотопериоды» . Границы в науке о растениях . 3 : 305. doi : 10.3389/fpls.2012.00305 . ПМК 3544190 . ПМИД 23335931 .
^ Скиалдоне, Антонио; Ховард, Мартин (31 марта 2015 г.). «Как растения распоряжаются запасами пищи в ночное время: количественные модели и открытые вопросы» . Границы в науке о растениях . 6 : 204. doi : 10.3389/fpls.2015.00204 . ПМК 4379750 . ПМИД 25873925 .

[1] Бём, Дженнифер; Шерцер, Зонке; Крол, Эльжбета; Крейцер, Инес; фон Мейер, Кэтрин; Лори, Кристиан; Мюллер, Томас Д.; Шабала, Лана; Монте, Элизабет; Солано, Роберт; Аль-Рашид, Халед А.С.; Ренненберг, Хайнц; Шабала, Сергей; Неер, Эрвин; Хедрих, Райнер (февраль 2016 г.). «Венерина мухоловка Dionaea muscipula подсчитывает потенциалы действия, вызванные добычей, для индуцирования поглощения натрия» . Текущая биология 26 (3): 286–295. Бибкод : 2016CBio...26..286B . дои : 10.1016/j.cub.2015.11.057 . ПМЦ 4751343 . ПМИД 26804557 .

[2] «Растения считают до пяти» . Природа . 529 (7587): 440. 2016. doi : 10.1038/529440a . S2CID 49905733 .

[Volkov2011-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Волков Александр Георгиевич; Пиннок, Моник-Рене; Лоу, Деннелл К.; Гей, Ма'Реша С.; Маркин, Владислав С. (15 января 2011 г.). «Полный цикл охоты Dionaea muscipula : последовательные шаги и их электрические свойства». Журнал физиологии растений . 168 (2): 109–120. Бибкод : 2011JPPhy.168..109V . дои : 10.1016/j.jplph.2010.06.007 . ПМИД 20667624 .

[Volkov2013-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Волков Александр Георгиевич; Харрис II, Шон Л.; Вильфранк, Кристель Л.; Мерфи, Вероника А.; Вутен, Джозеф Д.; Паулицин, Енох; Волкова Майя И.; Маркин Владислав С. (1 января 2013 г.). «Биомеханика венерины мухоловки: силы в ловушке Dionaea muscipula ». Журнал физиологии растений . 170 (1): 25–3 Бибкод : 2013JPPhy.170...25В . дои : 10.1016/j.jplph.2012.08.009 . ПМИД 22959673 .

[Sachse2020-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Саксе, Рената; Вестермайер, Анна; Майло, Макс; Надасди, Джоуи; Бишофф, Манфред; Спек, Томас; Поппинга, Саймон (7 июля 2020 г.). «Механика щелкания венериной мухоловки ( Dionaea muscipula )» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (27): 16035–16042. Бибкод : 2020PNAS..11716035S . дои : 10.1073/pnas.2002707117 . ПМЦ 7355038 . ПМИД 32571929 .

[PRS-6] Перейти обратно: ^а ^б Рэйвен, Питер Х.; Эверт, Рэй Франклин; Эйххорн, Сьюзен Э. (2005). Биология растений (7-е изд.). WH Фриман и компания. ISBN 978-0-7167-1007-3 . OCLC 56051064 .

[Forterre2005-7] Фортерре, Йоэль; Скотхайм, Ян М.; Дюме, Жак; Махадеван, Л. (27 января 2005 г.). «Как щелкает венерина мухоловка» (PDF) . Природа . 433 (7024): 421–425. Бибкод : 2005Natur.433..421F . дои : 10.1038/nature03185 . ПМИД 15674293 . S2CID 4340043 . Архивировано из оригинала (PDF) 2 декабря 2007 года.

[Ledford2013-8] Ледфорд, Хайди (24 июня 2013 г.). «Растения выполняют молекулярную математику» . Природа . дои : 10.1038/nature.2013.13251 . S2CID 124849485 .

[9] Скиалдоне, Антонио; Магфорд, Сэм Т; Фейке, Дорин; Скеффингтон, Аластер; Боррилл, Филиппа; Граф, Александр; Смит, Элисон М; Ховард, Мартин (25 июня 2013 г.). «Растения арабидопсиса выполняют арифметическое деление, чтобы предотвратить голодание в ночное время» . электронная жизнь . 2 : е00669. arXiv : 1306.5148 . doi : 10.7554/eLife.00669 . ПМК 3691572 . ПМИД 23805380 .

[Webb2015-10] Уэбб, Алекс А.Р.; Сатаке, Акико (5 марта 2015 г.). «Понимание циркадной регуляции метаболизма углеводов у Arabidopsis с использованием математических моделей» . Физиология растений и клеток . 56 (4): 586–593. дои : 10.1093/pcp/pcv033 . ПМИД 25745029 .

[Feugier2013-11] Фейжье, Франсуа Г.; Сатаке, Акико (2013). «Динамическая обратная связь между циркадными часами и наличием сахарозы объясняет адаптивную реакцию метаболизма крахмала на различные фотопериоды» . Границы в науке о растениях . 3 : 305. doi : 10.3389/fpls.2012.00305 . ПМК 3544190 . ПМИД 23335931 .

[Scialdone2015-12] Скиалдоне, Антонио; Ховард, Мартин (31 марта 2015 г.). «Как растения распоряжаются запасами пищи в ночное время: количественные модели и открытые вопросы» . Границы в науке о растениях . 6 : 204. doi : 10.3389/fpls.2015.00204 . ПМК 4379750 . ПМИД 25873925 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]