18 фактов о конопле. Краткий экскурс в ботанику любимого растения

Основным источником для данной статьи являлась первая часть книги Рэда Спира Marijuana Cultivation Reconsidered. Выжимки из этой книги и путь повествования являются основой данной статьи. Я настойчиво советую каждому свободно владеющему английским языком приобрести эту книгу - поверьте, вы не пожалеете. Второй основной источник - википедия. Бесконечная кладезь знаний, порой требующая верификации. Надеюсь, что информация изложенная ниже будет Вам полезна или, хотя бы, интересна.

Факт 1

Растение Cannabis Sativa L. (Конопля посевная) было классифицировано Карлом Линеем в 1753 году.  Полная иерархия основных таксономических рангов конопли выглядит так:

Жизнь – Биота
Домен – Эукариоты
Царство – Растения
Отдел – Цветковые
Класс – Двудольные
Порядок – Розоцветные
Семейство – Коноплевые
Род – Конопля
Вид – эммм…

Факт 2

Не существует единого мнения о количестве видов рода конопля. Главный предмет споров: является ли род монотипным или политипным. До недавнего времени наиболее распространенная классификация выделяла единственный полиморфный вид Cannabis Sativa L. и включала два подвида Cannabis sativa L. subsp. indica и Cannabis sativa L. subsp. sativa, а также вариант Cannabis sativa L. var. ruderalis. Наиболее распространенная современная классификация, основывающаяся на генетическом, морфологическом и хематаксономическом анализе выделяет два вида конопли Cannabis Indica и Cannabis Sativa; Cannabis ruderalis остается вариантом Cannabis Sativa.


Факт 3

Каннабис относится к цветковым (или покрытосеменным) растениям, что означает, что оно производит цветы и фрукты, в противоположность голосеменным, производящим непокрытые споры. Каннабис – двудольное растение. Это означает, что зародыш растения имеет две семядоли, в отличие от однодольных, имеющих одну семядолю (хотя как в одном, так и в другом классе имеются исключения). И самое главное: каннабис – двудомное растение; женские и мужские цветки, в отличие от однодомных и многодомных, находятся на разных растениях. Двудомность обеспечивает наилучшую защиту растений от самоопыления, но при этом половина популяции не дает семян. Так как двудомные растения произошли от однодомных, им свойственна половая неустойчивость – то есть возможное изменение половых признаков в течение жизненного цикла.

Факт 4

Пестик, женский цветок, каннабиса состоит из завязи, столбика и двух сросшихся рылец. Рыльца улавливают пыльцу, столбик удерживает рыльца, а завязь, которая впоследствии станет семечком, находится у основания столбика. Пестик каннабиса у основания заключен в чашечку, которая представляет собой единственный свернутый чашелистик. Ниже располагается прицветник – маленький листик, в пазухе которого располагается чашечка. Цветки каннабиса образуют соцветия вдоль стебля растения.

Факт 5

В организмах растений можно выделить три основных типа ткани: проводящая ткань, механическая ткань и эпидермис. Проводящая ткань состоит из ксилемы и флоэмы. Ксилема отвечает за перенос воды и минеральных элементов вверх по растению, флоэма транспортирует продукты фотосинтеза. Механическая ткань состоит из волокон живых и мертвых клеток с сильно утолщенной клеточной стенкой и придает механическую прочность организму. Клетки эпидермиса обеспечивают газообмен и транспирацию растения.

Факт 6

Внешний слой листа называется кутикула. Каннабис обладает очень тонкой кутикулой – этот восковый слой защищает лист растения от проникновения воды. Кутикула позволяет растению регулировать доступ воды через специальные поры под названием устьица. Под кутикулой находится эпидермис. Клетки эпидермиса обычно прозрачные и выпуклые, что позволяет фокусировать свет на хлоропластах, находящихся в палисадных клетках, расположенных между верхним слоем эпидермиса и губчатым мезофиллом. Палисадные клетки и клетки губчатого мезофилла отражают и рассеивают свет, позволяя хлоропластам поглощать его наиболее эффективно, а специальные ткани, находящиеся в листовых подушечках у основания черенков направляют лист к источнику света. Клетки хлоропластов в свою очередь могут менять ориентацию, и в условиях чрезмерной освещенности могут сокращать количество получаемого света на 15%. На нижнем слое эпидермиса располагаются устьица и защитные клетки. Устьица – это отверстия, через которые поступает газ и выходит водяной пар, а защитные клетки регулируют открытие и закрытие устьиц. Исходящие газы и водяной пар создают вокруг листа пограничный слой, препятствующий поступлению свежего CO2, поэтому движение воздуха, сдувающего пограничный слой, крайне важно для роста растения.

Факт 7

Корень растения состоит из четырех слоев ткани: внешний эпидермис, располагающаяся за ним кора, затем идет эндодерма, и, наконец, в середине стела. Площадь корня увеличивают волоски, являющиеся продолжением эпидермиса. На кончике корня располагаются специализированные клетки, образующие корневой чехлик. Корневой чехлик является органом чувств корня и может различать: воду, гравитацию, токсичные соединения, питательные вещества, свет, давление, бактерии, грибки, твердые непроницаемые объекты, другие растения, другие растения своего вида и, наконец, собственные корни.

Факт 8

Корни используют осмос для поглощения воды и активный транспорт для поглощения питательных веществ. Важно понимать, что вода и минеральные элементы не поступают к растению вместе – они поступают раздельно. Растение не может усваивать питательные вещества в органической форме – они должны быть разложены до неорганических. Для перемещения воды внутри растения используется конвекция.

Факт 9

Осмос – это перемещение растворителя через частично-проницаемую мембрану в сторону более концентрированного раствора вплоть до достижения равенства концентраций. Если клетка содержит высокую концентрацию растворенных минеральных элементов, а окружающая ее вода – нет, то можно сказать, что клетка находится в гипотоническом растворе. Растение будет поглощать воду, тургор клеток будет повышаться. Наоборот, если концентрация элементов в клетке ниже, чем в окружающей воде, то она находится в гипертоническом растворе, растение будет терять воду, клетки будут увядать. Если концентрации равны, то клетка находится в изотоническом растворе. Осмос при этом не останавливается, количество приходящей в клетку и уходящей из нее воды будет равное.



Факт 10

Активный транспорт – это использование растением химической энергии для перемещения ионов в клетки из области более низкой концентрации минеральных элементов в область более высокой. Растения прибегают к активному транспорту после того, как адсорбируют все возможные питательные вещества с помощью диффузии. С помощью АТФ растения изменяют форму белка в клеточной мембране. Видоизмененные белки притягивают ионы питательных веществ и транспортируют его через мембрану. Это приводит к еще одному изменению формы белка, который транспортирует ион, но уже в обратном направлении. Растение обменивается ионами с раствором. На каждый новый обмен требуется новая молекула АТФ. Растение использует продукты метаболизма: катион H+ и гидроксильную группу OH-, для замены на ионы минералов в субстрате. Этот механизм настолько эффективен, что позволяет перемещать ионы даже при разнице концентраций между клеткой и раствором в десять тысяч раз. Растение выпускает больше H+, чем OH-, чем активно закисляет субстрат.

Факт 11 

Конвекция – это процесс испарения воды через листья. Испарение приводит к потере давления на верхушке растения, и растение перемещает воду вверх. Это явление называется механизм когезии-адгезии-натяжения. Когезия связывает атомы водорода между собой, а тонкие сосуды ксилемы создают достаточное натяжение для того, чтобы разница давления буквально выталкивала воду вверх.

Факт 12

Уравнение фотосинтеза: 6CO₂ + 6H₂O (+ свет) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. Фотосинтез происходит как при участии света, так и без него, соответственно делясь на световую и темновую фазу. Во время световой фазы растение использует хлорофилл, чтобы производить АТФ и НАДФН. Побочным продуктом этой реакции является кислород. АТФ и НАДФН питают хлоропласты и запускают в них цикл Кальвина, последовательность химических реакций, которые могут проходить без участия света. Продуктом этой реакции является накапливаемый источник энергии – сахара.

Факт 13

Тропизмы – это реакция или движение клетки относительно раздражителя. Поворот листа и движение к свету называется фототропизм. Движение корней к воде – гидротропизм. Если согнутое растение выпрямляется, а корни растут строго вниз – это геотропизм. Термотропизм – реакция растения на температуру. Тигмотропизм - реакция на прикосновение. Хемотропизм – на химические соединения. Движение растения регулирует группа гормонов – ауксины. В случае фототропизма ауксины концентрируются на затененной стороне стебля и заставляют клетки, с которыми они взаимодействуют, удлиняться и снизить уровень pH, размягчая ткань в этой области. Растение будет обращаться к свету до тех пор, пока все участки стебля не получат равное его количество. Тогда ауксины распределятся, и растение сохранит ориентацию.

Факт 14  

Первые листья каннабиса располагаются напротив друг друга под углом 90 градусов относительно предыдущей пары. Это называется супротивное листорасположение. Со временем, ближе к цветению, листья начинают расти по одному с каждого узла, верхний ровно над предыдущим. Такое листорасположение называется очередным. Изредка из меристемы могут прорастать три листа на одном уровне. Это – мутовчатое листорасположение, и оно является результатом либо генетической мутации, либо физического воздействия. Растения с мутовчатым расположением с течением времени перейдут к очередному расположению листьев, но последующие листья будут располагаться под углом 120 градусов относительно предыдущих. Такое листоположение называется спиральным.

Факт 15

Большинство растений имеют трихомы. Трихомы служат растениям, защищая их от солнечной радиации, помогают удерживать воду в засушливых районах и обеспечивают водообмен во влажном климате, защищают от насекомых и вредителей и сохраняют ткани эпидермиса. Почему каннабис производит трихомы, содержащие ТГК, - неизвестно. Наиболее вероятные причины – защита от солнечной радиации и насекомых. После опыления каннабис резко замедляет производство трихом. Трихомы каннабиса гидрофобны и крошатся после сушки и заморозки. Каннабис имеет четыре вида трихом: головчато-черешковые,  головчато-бесчерешковые, луковичные и нежелезистые.

Факт 16

Головчато-черешковые – самые известные из видов трихом. В луковичном образовании на их ножке производится ряд разнообразных молекул, включая ТГК. Причина того, что они находятся на ножке, заключается в том, что они производят фитотоксичные терпены, ядовитые для растения. Головчато-бесчерешковые трихомы не имеют ножки, и располагаются прямо на эпидермисе, а луковичные  имеют очень короткую ножку. Эти трихомы также производят каннабиноиды, нетоксичные терпены и еще около 400 видов молекул. Нежелезистые трихомы не производят химических соединений и являются цистолитами – отложениями карбоната кальция.


Факт 17

Каннабис обладает фотопериодизмом и зацветает в условиях короткого дня, то есть является короткодневным растением. На самом деле на фактор цветения влияет не короткий день, а длительность непрерывной темноты. Когда время непрерывной темноты равно или больше 12 часам, каннабис начинает цвести. Фазы жизни растения можно разделить на фотофильную (при воздействии света) и скотофильную (при его отсутствии). Прерывание скотофильной фазы приостанавливает зацветание каннабиса.

Факт 18

Флоригеном каннабиса, соединением регулирующим цветение, является белок гена РНК, известного как FT. В регуляции флоригена участвуют фитохромы – группа из пяти светочуствительных пигментов.  Фитохромы реагируют на длину световой волны и способны менять форму. Одна форма чувствительна к красному спектру света 630нм (Pr), другая к дальнекрасному 730нм (Pfr). Фитохромы способны быстро переходить из одной формы в другую: Pr превращается в Pfr под воздействием красного света, Pfr превращается в Pr под воздействием дальнекрасного света, в условиям темноты Pfr переходит в Pr. В присутствии света широкого спектра фитохромы постоянно переходят из одной формы в другую. Pfr и Pr запускают циркадный механизм, производящий флориген при достижении определенной длительности темноты. Каннабису требуется около 2 часов темноты, для изменения формы Pfr в Pr. Однако 30-секундная вспышка света длиной 630 нм в скотофильной фазе обратит этот процесс. Тем не менее существует такое явление как фотообратимость: последующая вспышка света длиной 730нм нивелирует нанесенный ущерб. Однако если между вспышками прошло много времени, фотообратимость не сработает.

Статья-лауреат мартовского конкурса статей Автор, жги