Термогенные растения
Термогенные растения — растения, которые обладают способностью повышать свою температуру выше температуры окружающего воздуха. Тепло генерируется в митохондриях[1] в качестве вторичного процесса клеточного дыхания, этот процесс называется термогенезом[2]. Этот процесс, который до сих пор плохо изучен, обеспечивается альтернативной оксидазой и разобщающими белками, аналогичными тем, которые обнаружены у млекопитающих. Термогенез у растений существовал ещё 200 миллионов лет назад, в начале мезозойской эры[2][3]. Вероятно, он помогал привлекать насекомых для опыления[2].
Роль термогенеза
Ботаники до конца не уверены, почему термогенные растения вырабатывают большое количество избыточного тепла, но большинство согласны с тем, что это как-то связано с увеличением интенсивности опыления. Наиболее распространенная теория гласит, что эндогенное тепло помогает распространять химические вещества, которые привлекают опылителей к растению[1]. Например, цветки аморфофаллусов (Amorphophallus) используют тепло, чтобы распространять свой запах гнилого мяса[4]. Этот запах привлекает мух, которые начинают искать его источник. Исследуя всё растение в поисках падали, они опыляют растение[5].
Другие теории утверждают, что тепло может служить своего рода «тепловым вознаграждением» для опылителей: опылителей привлекает цветок из-за его тепла[1]. Эта теория имеет меньшую поддержку, поскольку большинство термогенных растений произрастают в тропическом климате.
Ещё одна теория заключается в том, что тепло помогает защитить растение от повреждений морозом, позволяя ему прорасти и появиться на свет раньше, чем это было бы возможно без подогрева. Например, связноплодник вонючий (Symplocarpus foetidus) выделяет тепло, которое позволяет ему прорастать сквозь слой снега ранней весной[6]. Однако тепло в основном используется для распространения её резкого запаха и привлечения опылителей.
Характеристики термогенных растений
Большинство термогенных растений, как правило, довольно крупные. Это связано с тем, что у более мелких растений недостаточно объёма для создания значительного количества тепла. Крупные растения, напротив, обладают большой массой для создания и сохранения тепла. У термогенных растений увеличены околоцветники[2].
Термогенные растения также являются протогиническими, то есть женская часть растения созревает раньше мужской[2]. Это значительно снижает самоопыление, поскольку такое растение может быть оплодотворено только пыльцой другого растения. Именно поэтому термогенные растения выделяют резкие запахи, чтобы привлечь насекомых-опылителей.
Примеры
Термогенные растения встречаются в самых разных семействах, но особо много таких видов приходится на семейство ароидных (Araceae). Примерами из этого семейства являются Helicodiceros muscivorus, Symplocarpus foetidus, Amorphophallus paeoniifolius, Philodendron selloum, Arum maculatum и Typhonium venosum. Аморфофаллус титанический (Amorphophallus titanum) использует термогенно создаваемый водяной пар для распространения своего запаха — запаха гниющего мяса — над холодным воздухом, который опускается над ним ночью в его естественной среде обитания. Вопреки распространенному мнению, Lysichiton americanus, близкий родственник из семейства Araceae, не является термогенным растением.
За пределами семейства Ароидных Nelumbo nucifera является термогенным и эндотермным растением, способным регулировать температуру своего цветка в определенном диапазоне[7]. Этой способностью также обладает по крайней мере один вид нефотосинтезирующего паразитического рода Rhizanthes — Rhizanthes lowii. Цветки некоторых видов магнолий[8] также имеют способность термогенеза.
Среди голосеменных, термогенез наблюдается у некторых выидов саговников[7][2].
Производство тепла
Многие эндотермные виды растений используют альтернативную оксидазу (АОК), фермент, находящийся в митохондриях и являющийся частью цепи переноса электронов. Снижение митохондриального окислительно-восстановительного потенциала с помощью альтернативной оксидазы увеличивает непродуктивное дыхание. Этот метаболический процесс создает избыток тепла, который нагревает термогенные ткани или органы. Растения, содержащие эту альтернативную оксидазу, не подвержены воздействию цианида, поскольку АОК действует как акцептор электронов, собирая электроны из убихинола, минуя третий электронный комплекс. Затем фермент АОК восстанавливает молекулы кислорода до воды без наличия протонного градиента, что, в свою очередь, очень неэффективно, приводя к падению свободной энергии от убихинола до кислорода, который выделяется в виде тепла.
Примечания
- ↑ 1 2 3 Webb, Adam. Warm-blooded Plants, the Rule Breakers (англ.). North Carolina Native Plant Society (8 мая 2024). Дата обращения: 1 января 2026.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Термогенез растений уже существовал 200 миллионов лет назад. InScience (8 сентября 2024). Дата обращения: 2 января 2026.
- ↑ Peris et al., 2024.
- ↑ Plant of the Month: Voodoo Lily | Turner Photographics (амер. англ.) (1 августа 2010). Дата обращения: 1 января 2026.
- ↑ Nora Schultz. Giant stinking flower reveals a hot secret (англ.). New Scientist (22 декабря 2008). Дата обращения: 1 января 2026.
- ↑ Skunk Cabbage - National Wildlife Federation. www.nwf.org. Дата обращения: 1 января 2026. Архивировано 25 ноября 2012 года.
- ↑ 1 2 Rachel Ehrenberg. Rotten tricks: How hot and stinky plants woo pollinators (англ.). — 2025-04-23. — doi:10.1146/knowable-042325-1.
- ↑ Some Magnolia Flowers Have Built-In Heaters (амер. англ.). In Defense of Plants (11 апреля 2021). Дата обращения: 1 января 2026.
Литература
- David Peris, José Mª Postigo-Mijarra, Enrique Peñalver, Jaume Pellicer, Conrad C. Labandeira, Constanza Peña-Kairath, Iván Pérez-Lorenzo, Hervé Sauquet, Xavier Delclòs, Eduardo Barrón. The impact of thermogenesis on the origin of insect pollination (англ.) // Nature Plants. — 2024. — Vol. 10, iss. 9. — P. 1297–1303. — ISSN 2055-0278. — doi:10.1038/s41477-024-01775-z.