Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

28 sierpnia 2018

NR 15 (Maj 2016)

A jednak się porusza! Ruchy higroskopowe roślin

312

Słowa, które wykorzystałem w tytule niniejszego artykułu (wł. „eppur si muove”) miał wypowiedzieć Galileusz – włoski astronom, matematyk, fizyk i filozof, o którym się uważa, że położył podwaliny pod współczesną fizykę i inne nauki ścisłe [1]. Padły one podobno z ust uczonego w roku 1633, kiedy został zmuszony do odwołania swoich tez o ruchu Ziemi wokół Słońca.

Podobnie jak wielu współczesnych Galileuszowi nie mogło uwierzyć w jego twierdzenia o ruchu Ziemi, tak i dziś fakt, że rośliny mogą się poruszać, wywołuje często zdziwienie, chociaż jest dobrze znany. 

Rośliny wykształciły wiele zróżnicowanych mechanizmów ruchu. Są one odmienne od sposobów poruszania się zwierząt. Organizmy zwierzęce do poruszania się wykorzystują tkankę mięśniową, zbudowaną m.in. ze specyficznych białek kurczliwych: miozyny, aktyny i innych. 

Rośliny mogą się poruszać, ale nie posiadają charakterystycznej dla zwierząt zdolności lokomocji, czyli samodzielnego przemieszczania całego organizmu. W odróżnieniu od zwierząt nie posiadają mięśni, rozwinęły więc inne strategie ruchu. Wyróżnić tu należy m.in. ruchy wzrostowe i turgorowe. Pierwsze są związane ze wzrostem komórek tworzących dany organ roślinny, zaś przyczyną drugich są zmiany turgoru, tj. stanu napięcia ściany komórkowej powstającego w wyniku ciśnienia hydrostatycznego panującego wewnątrz komórek. W większości przypadków ruchy roślin są zbyt powolne lub subtelne, byśmy mogli je dostrzec gołym okiem. Istnieje tu jednak wiele wyjątków, na przykład ruchy liści złożonych mimozy wstydliwej Mimosa pudica (fot. 1A) [2], czy liści pułapkowych u roślin mięsożernych, takich jak muchołówka amerykańska Dionea muscipula czy rosiczka przylądkowa Drosera capensis (fot. 1B) [3].

Oprócz wspomnianych ruchów wzrostowych i turgorowych istnieją też inne.  Do rzadziej opisywanych, a przy tym bardzo interesujących, należą tak zwane ruchy higroskopowe. Nie jest trudno przeprowadzić odpowiednie obserwacje i przekonać się o ich istnieniu w przypadku nawet powszechnie występujących gatunków roślin.


Fot. 1 – Rośliny wykazujące ruch możliwy do zauważenia gołym okiem; 
A – Mimoza wstydliwa Mimosa pudica, B – Rosiczka przylądkowa Drosera capensis


Fot.2 – Szyszki żeńskie świerka Picea

Obserwacje

Ruchy higroskopowe łatwo zaobserwować w przypadku szyszek wielu gatunków drzew i krzewów iglastych należących do grupy roślin nagonasiennych Gymnospermae. Można wykorzystać szyszki sosny Pinus, ja jednak, z powodu dostępności w przydomowym ogrodzie swoje obserwacje przeprowadziłem w odniesieniu do szyszek świerka Picea. 

Świerkowe szyszki żeńskie są cylindryczne i zwisają do dołu (fot. 2). Po dojrzeniu nasion opadają w całości.

Opisywane zjawisko można zaobserwować oczywiście w naturze, ale chcąc zbadać je w bardziej kontrolowanych warunkach, należy szyszkę zerwać z drzewa.

W warunkach umiarkowanej wilgotności powietrza łuski szyszki są delikatnie rozchylone – można to zaobserwować na fot. 2. 

Spróbujmy jednak umieścić szyszkę w środowisku bardziej nasyconym w parę wodną. Można to uzyskać poprzez zamknięcie szyszki w pojemniku, na którego dnie umieszczono kilka warstw wilgotnej bibuły. Innym sposobem jest owinięcie szyszki wilgotnym ręcznikiem papierowym i pozostawienie jej w ciepłym miejscu. Już po niedługim czasie (od kilku minut do kilku godzin) można wtedy stwierdzić, że  poprzednio wyraźnie odstające łuski przylegają teraz ściśle do siebie (fot. 3A).

Jaki efekt wywoła umieszczenie szyszki w suchym powietrzu? Aby się o tym przekonać, wystarczy umieścić szyszkę w pobliżu grzejnika lub zamknąć ją w szczelnym pojemniku ze środkiem suszącym (np. żelem krzemionkowym lub chlorkiem wapnia CaCl2), czyli w tak zwanym eksykatorze. Po pewnym czasie szyszka przyjmuje zupełnie inny wygląd niż poprzednio – łuski przestają do siebie przylegać i rozchylają się jeszcze bardziej niż na początku (fot. 3B).


Fot. 3 – Wygląd szyszki żeńskiej świerka Picea w zależności od wilgotności powietrza; A – szyszka w warunkach wysokiej wilgotności, B – szyszka w  warunkach niskiej wilgotności


Fot. 4 – Ruchy higroskopowe szyszki żeńskiej świerka Picea; A – 0 min. (moment umieszczenia szyszki w eksykatorze), B – 30 min, C – 180 min, D – 300 min

Przedstawiona na fot. 4 sekwencja zdjęć przedstawia sposób, w jaki poruszają się łuski. W tym przypadku jako pierwsze na spadek wilgotności reagują łuski położone bliżej nasady szyszki.

Opisany ciąg zdarzeń jest powtarzalny. Łuski wykonują charakterystyczne ruchy każdorazowo podczas zmian wilgotności otaczającego powietrza. W suchym powietrzu, w czasie gdy łuski są rozsunięte, wystarczy delikatnie potrząsnąć szyszką, by wysypały się z niej charakterystyczne nasiona (fot. 5). Są one wyposażone w skrzydełka, co jest wyraźnym przystosowaniem do wiatrosiewności (anemochorii).

Innym gatunkiem roślin wykazującym ruchy higroskopowe są kocanki ogrodowe Xerochrysum bracteatum. Roślina jest nazywana także nieśmiertelnikiem i należy do rodziny astrowatych Asteraceae. Gatunek ten pochodzi z Australii, ale jest uprawiany na całym świecie jako roślina ozdobna [4]. Kocanki nadają się szczególnie dobrze na suche bukiety – po wysuszeniu długo zachowuje naturalne, świeże barwy.


Fot. 5 – Nasienie świerka Picea


Fot. 6 – Kwiatostan kocanek ogrodowych Xerochrysum bracteatum; strzałkami zaznaczono łuski okrywy


Fot. 7 – Łuska okrywy kwiatostanu kocanek ogrodowych Xerochrysum bracteatum

Rozgałęziona i pokryta włoskami łodyga kocanek ma zwykle 30–100 cm wysokości. Liście o długości do 10 cm są całobrzegie, lancetowate.

Kwiaty kocanek, podobnie jak u pozostałych astrowatych, są zebrane w kwiatostany typu koszyczków o zredukowanym kielichu umieszczone na rozszerzonych szczytach pędów (fot. 6). Barwne elementy nie są płatkami korony, lecz łuskami okrywy otaczającymi koszyczek zawierający rzeczywiste kwiaty [5].

Ws...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy