Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

3 września 2020

NR 40 (Wrzesień 2020)

Iglica pospolita. Roślinna katapulta i ruchliwe nasiona

20

W niniejszym artykule chciałbym kontynuować wątek zjawiska ruchu w świecie roślin. W poprzednich spotkaniach z tym tematem przekonaliśmy się już, że rośliny jak najbardziej są zdolne do poruszania się – z tym jednak, że powody i cele ich ruchów, podobnie zresztą jak stojące za tym mechanizmy, są zupełnie inne niż u zwierząt. Ma to związek z odmiennością fizjologii przedstawicieli królestw zwierząt Animalia i roślin Plantae, co wynika z różnych dróg ewolucyjnych, którymi oni podążali.
Łatwą do zauważenia na pierwszy rzut oka różnicą między roślinami a zwierzętami jest brak zdolności tych pierwszych do ruchu w rozumieniu lokomocji, tj. autonomicznego przemieszczenia się całego organizmu. Skoro rośliny nie mogą się przemieszczać z miejsca na miejsce tak jak zwierzęta, to w jaki sposób zajmują one nowe obszary?
Dla roślin najważniejszym mechanizmem kolonizowania nowych siedlisk nie jest przemieszczanie się pojedynczych osobników (lokomocja), lecz rozprzestrzenianie diaspor. Mianem tym (z gr. dia – przez, na wskroś, sporos –nasiono) określa się każdy twór roślinny, który służy do rozmnażania i rozprzestrzeniania. W podobnym znaczeniu słowa tego używa się także w odniesieniu do struktur wytwarzanych przez grzyby [1]. Diasporą może być więc zarówno cały organizm, jak i jego część zdolna do utworzenia nowego osobnika. Diaspory dzielą się na generatywne (nasiona, owoce i owocostany) i wegetatywne (fragmenty plechy, bulwy i bulwki, kłącza, turiony, rozmnóżki, zarodniki) [2].
Oczywiście poza rozprzestrzenianiem się przez rozsiewanie nasion rośliny wykonują także inne ruchy, np. związane z chwytaniem pokarmu zwierzęcego (muchołówka amerykańska Dionaea muscipula, rosiczka przylądkowa Drosera capensis), zapylaniem (berberys zwyczajny Berberis vulgaris) czy ochroną kwiatów przez niekorzystnymi warunkami środowiska (kocanki Helichrysum), ale są one zwykle – z rzadkimi wyjątkami – dosyć powolne [3] [4] [5]. Chcąc zaobserwować zjawisko ruchu roślin, musimy zwykle wykorzystywać do tego technikę fotografii poklatkowej. 
Okazuje się jednak, że istnieją rośliny, które mają zdolność do nadawania swoim elementom tak wielkich prędkości, że abyśmy mogli je obserwować, jest konieczne wykorzystanie specjalnych technik filmowych pozwalających na spowolnienie zarejestrowanego obrazu. Nasiona tej rośliny mają dodatkowo zdolność do samodzielnego… zakopywania się w podłożu. Co ciekawe, wspomniany organizm nie należy wcale do przedstawicieli gatunków egzotycznych i można go odnaleźć na terenie naszego kraju.

POLECAMY

Iglica

Iglica pospolita Erodium cicutarium należy do rzadko do tej pory wspominanej w moich pracach rodziny bodziszkowatych Geraniaceae. Rodzaj Erodium obejmuje – w zależności od źródła – od 60 do nawet 130 potwierdzonych gatunków [6] [7]. Iglice żyją przeważnie w miejscach niezbyt gościnnych, a więc piaszczystych i skalistych. Europa południowa oferuje największe bogactwo gatunkowe tych roślin, można je spotkać też na innych kontynentach. Będąca przedmiotem naszego zainteresowania iglica pospolita występuje w Polsce w stanie dzikim (jest najprawdopodobniej archeofitem), ale niektóre pokrewne gatunki bywają uprawiane jako rośliny ozdobne. Poza tym żyje ona dziś wszędzie poza Antaktydą.
Z pewnych względów, które staną się zrozumiałe za chwilę, iglica bywa zwyczajowo nazywana bocianim noskiem lub noskami (także dziobami, dziobkami), bocianami, bocianim dziobem, dziębrenoskami, bekaskiem szaleniowym.
Iglica pospolita wyraźnie preferuje gleby kwaśne i lekkie, piaszczyste lub piaszczysto-gliniaste, a przy tym zasobne w składniki pokarmowe – jest rośliną zdecydowanie azotolubną. Można ją spotkać na terenach wykorzystywanych rolniczo, przez co jest traktowana jako chwast w uprawach roślin okopowych i zbóż, w tym kukurydzy – często można ją zaobserwować także w koniczynie. Obecność iglicy w uprawach może prowadzić do nadmiernego przesuszenia gleby i jej wyjałowienia. Dodatkowo jej szybki wzrost często powoduje zagłuszanie siewek innych roślin. Dzięki swoim przystosowaniom iglica może się też bardzo sprawnie rozmnażać, a także rozsiewać swoje nasiona na stosunkowo dużym obszarze [8] [9].
W naszym klimacie iglica pospolita jest niewielką rośliną jednoroczną. Przyznam, że mimo jej rozpowszechnienia w naturze, musiałem poświęcić nieco czasu na znalezienie okazów do obserwacji. Co jednak interesujące, trafiłem na nie w końcu w moim ogrodzie, gdzie iglica zasiała się najwyraźniej przypadkiem (fot. 1). 

Fot. 1. Kwitnąca iglica pospolita, fotografia z natury


Iglica nie jest rośliną chronioną, więc dla dokładniejszych obserwacji możemy pobrać ją ze środowiska we fragmentach lub w całości (fot. 2). Oczywiście okaz tej interesującej rośliny może być także ozdobą naszego zielnika.

Fot. 2. Iglica pospolita, okaz wyizolowany ze środowiska


Łodyga iglicy jest zwykle wzniesiona i pokryta długimi, miękkimi włoskami, a w górnej części również gruczołami. Liście odziomkowe tworzą rozetę, natomiast łodygowe wyrastają naprzemianlegle i ku górze są coraz mniejsze (fot. 3). 
 

Fot. 3. Liść iglicy pospolitej


Niewielkie kwiaty na długich szypułkach są zebrane po 3­–10 w baldachokształtne kwiatostany. Są delikatnie grzbieciste, purpurowe, niekiedy białe lub z jaśniejszymi plamami, o pięciu jajowatych płatkach korony, wyraźnie dłuższych od działek kielicha. Występuje pięć płodnych i tyle samo płonnych pręcików (fot. 4). 
 

Fot. 4. Kwiat iglicy pospolitej, widok z przodu


Działki kielicha omawianej rośliny są gruczołowato owłosione, lancetowate lub podługowate, o błoniastych brzegach – na szczycie posiadają kończyk (fot. 5).
 

Fot. 5. Kwiat iglicy pospolitej, widok z boku


Iglica, podobnie jak pozostałe bo­­dzisz­­­­­­­­­kowate, jest owadopylna – jej kwiaty mają niewielkie miodniki. Po zapyleniu powstaje owoc, który u iglicy ma interesującą budowę i przejawia zaskakujące cechy. 

Naturalna maszyna

Owoce iglicy pospolitej (także innych gatunków tej rośliny) są bardzo charakterystyczne – ich kształt rzeczywiście może łatwo się skojarzyć z igłą lub bocianim dziobem, co dało początek tak botanicznej, jak i potocznym nazwom tej rośliny (fot. 6).
 

Fot. 6. Owoc iglicy pospolitej, fotografia z natury


Owoc ten należy zaklasyfikować jako rozłupnię z wydłużonym dzióbkiem (fot. 7). Łatwo dostrzec pozostałości działek kielicha, a także rozłupki wchodzące w skład rozłupni.
 

Fot. 7. Dojrzały owoc iglicy pospolitej


Dojrzała, sucha rozłupnia z łatwością rozpada się na pięć rozłupek oddzielających się od centralnego, wydłużonego elementu (fot. 8). Każda z nich ma długą, cienką ość.
 

Fot. 8. Elementy owocu; u góry – rozłupki, u dołu – pozostałe elementy


Wewnątrz każdej rozłupki można znaleźć jedno gładkie, brązowe nasiono (fot. 9). Roślina wytwarza ich kilkaset, zwykle od 200 do 600.
 

Fot. 9. Nasiono iglicy pospolitej


Sposób, w jaki iglica przystosowała się do warunków życia i wykształciła odpowiednie metody rozsiewania jest wręcz uderzający.
Wiemy, że wśród roślin możemy za­­obserwować różne strategie rozprzestrzeniania swoich nasion. Po pierwsze, możemy więc wyróżnić allochorię, inaczej nazywaną obcosiewnością, ponieważ rośliny wykorzystują tu do rozsiewania różnorodne czynniki zewnętrze. W ramach tej kategorii możemy wskazać między innymi:

  • hydrochorię; przez wodę;
  • anemochorię; przez wiatr;
  • zoochorię; przez zwierzęta np. ornitochoria (przez ptaki), myrmekochoria (przez mrówki) i inne;
  • antropochoria; przez człowieka.

Z drugiej strony istnieją także mechanizmy, w których roślina nie angażuje do rozsiewania swoich diaspor czynników zewnętrznych. Jest to oczywiście autochoria, czyli samosiewność. Tutaj także możemy dokonać pewnego podziału:

  • blastochoria (wzrost pędu na długość i pozostawianie nasion w pewnej odległości od rośliny macierzystej);
  • barochoria (na drodze grawitacji, przez bezpośredni spadek nasion na powierzchnię gruntu);
  • ballochoria (za pomocą mechanizmów eksplozyjnych);
  • herpochoria (na skutek wykonywania samodzielnych ruchów) [10].

Co ciekawe, rośliny z rodzaju iglica – a więc także prezentowana iglica pospolita – korzystają jednocześnie z dwóch rodzajów autochorii, a mianowicie z ballochorii i herpochorii. Tak! Iglica potrafi samodzielnie wyrzucać swoje nasiona (czy raczej rozłupki) w powietrze, a one same mają zdolność do autonomicznego ruchu. Przyjrzyjmy się więc bliżej rozłupkom (fot. 10).
 

Fot. 10. Rozłupki; po lewej – rozłupka wilgotna, po prawej – rozłupka sucha


Jak możemy zauważyć, obie przedstawione rozłupki różnią się kształtem ości. Wiąże się to ze stopniem ich nawodnienia: ość rozłupki nawodnionej – umieszczonej np. w wilgotnym powietrzu – jest stosunkowo prosta, natomiast w miarę jej wysychania ulega wyraźnemu wygięciu. Proces ten jest odwracalny i jest możliwe wielokrotne powtarzanie cyklu wilgotno–sucho (ość prosta–zgięta). Roślina wykorzystuje właśnie ten ruch do rozsiewania swoich nasion. 
Pamiętajmy, że póki rozłupnia pozostaje w całości, rozłupki są z nią związane. W przypadku dojrzałego owocu połączenie rozłupek z pozostałymi elementami owocu jest dosyć delikatne i pełni funkcję swoistego spustu. Gdyby rozłupka nie była unieruchomiona, to podczas jej wysychania doszłoby po prostu do wygięcia ości. W opisanym wypadku jednak jest to niemożliwe z powodu połączenia ości na całej swojej długości z pozostałymi tkankami rozłupni – w tkankach fragmentu ości odpowiedzialnego za ruch wygięciowy kumulują się więc naprężenia. Dzięki temu roślina gromadzi energię potencjalną, która może zostać wyzwolona nawet poprzez delikatne dotknięcie dojrzałego owocu, poruszenie go wiatrem, a nawet spontanicznie, kiedy zostanie przekroczona wytrzymałość odpowiednich tkanek. Zjawisko to jest tak szybkie, że gołym okiem nie jesteśmy w stanie zauważyć żadnych szczegółów. Na szczęście, mając dostęp do szybkiej kamery cyfrowej, mogłem zarejestrować ten naturalny fenomen (fot. 11). Zaznaczę, że wykorzystałem szybkość rejestracji obrazu wynoszącą prawie cztery tysiące klatek na sekundę (4000 fps), podczas gdy w normalnych warunkach i sztuce filmowej stosuje się zwykle rejestrację z szybkością 25–60 klatek na sekundę (25–60 fps). Doświadczenie wykonałem w ten sposób, że dojrzały owoc iglicy umieściłem w uchwycie (metalowej pincecie zamocowanej na statywie), a następnie delikatnie dotykałem rozłupek igłą widoczną na fotografiach. Jeśli owoc był odpowiednio suchy, to już nawet delikatne trącenie powodowało zainicjowanie reakcji.
 

Fot. 11. Ballochoria iglicy pospolitej; A – 0 ms (moment rozpoczęcia ruchu),B – 5 ms, C – 10 ms,...

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