Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

20 maja 2020

NR 39 (Maj 2020)

Roślinny bokser
Szybkie ruchy pręcików berberysu

12

Zawsze mnie zastanawiało, dlaczego zdecydowana większość ludzi – nie tylko laików w dziedzinie biologii – uważa rośliny za organizmy bardziej prymitywne od zwierząt. To właśnie te ostatnie (z nielicznymi i to stosunkowo niedawno odkrytymi wyjątkami) nie są przecież wyposażone we wspaniały mechanizm pozwalający na bezpośrednie pobieranie energii na własny użytek z łatwo dostępnego źródła: światła słonecznego. Przekonanie o większej prymitywności roślin w stosunku do zwierząt ma z pewnością podłoże w ich odmienności od nas samych. Jako ludzie należymy właśnie do królestwa zwierząt i łatwiej nam zrozumieć – a przynajmniej zwykle tak sądzimy – innych przedstawicieli tej samej grupy. Organizm roślinny  wydaje nam się mniej zaawansowany choćby dlatego, że z naszego punktu widzenia nie broni się on np. przed manipulacjami, podczas gdy każde zwierzę powodowane instynktem samozachowawczym będzie się starało, w miarę możliwości, chronić swoje życie. Jest to oczywiście nieprawdą, ponieważ rośliny także posiadają odpowiednie do ich potrzeb mechanizmy obronne [1, 2]. Często są one jednak trudniejsze do zaobserwowania dla naszych zmysłów (i mniej oczywiste niż ucieczka zwierzęcia), co ma związek z odmiennymi strategiami ewolucyjnymi przyjętymi przez te grupy organizmów. 
Jedną z istotnych różnic między roślinami a zwierzętami jest brak zdolności tych pierwszych do ruchu w rozumieniu lokomocji, tj. autonomicznego przemieszczenia się całego organizmu. Mimo to organizmy roślinne są jak najbardziej zdolne do całej gamy ruchów innego rodzaju, zdecydowanie odmiennych w swym mechanizmie od ruchów zwierzęcych opartych głównie na wykorzystaniu mięśni. 
Ruch w świecie roślin – jeśli bierzemy pod uwagę struktury żywe, ponieważ istnieją także mechanizmy oparte na wykorzystaniu elementów martwych, np. łusek okrywy kwiatostanu kocanki ogrodowej Xerochrysum bracteatum [3] – jest przejawem głównie wzrostu komórek (ruchy wzrostowe) lub zmian ciśnienia wewnątrz nich (ruchy turgorowe).

Fot. 1. Sejsmonastia mimozy wstydliwej; A – liść w stanie normalnym (strzałką wskazano miejsce przyłożenia bodźca mechanicznego), B – liść stulony w wyniku ruchów sejsmonastycznych

Najczęściej przytaczany podział ruchów roślinnych obejmuje:

  • tropizmy,
  • taksje,
  • nastie.

Tropizmy są reakcjami roślin wywołanymi ukierunkowanym bodźcem i są to ruchy wzrostowe, u podłoża których leży nierównomierne rozmieszczenie odpowiednich hormonów roślinnych (auksyn) w obrębie tkanek. Tropizmy są ruchami polarnymi: mogą być dodatnie, kiedy organ kieruje się do miejsca o silniejszym działaniu bodźca, lub ujemne (w przypadku przeciwnej reakcji). W zależności od rodzaju bodźca wywołującego dany tropizm możemy wyróżnić np. fototropizm, geotropizm, hydrotropizm, termotropizm i inne.
Taksjami natomiast nazywamy ruchy całych niewielkich organizmów (np. orzęsków Ciliata) będące reakcją na ukierunkowany bodziec – mogą więc być one, podobnie jak tropizmy, dodatnie lub ujemne. Ruchy te służą poszukiwaniu najlepszych dla danego organizmu warunków środowiskowych, np. temperatury (termotaksja), stężenia określonych związków chemicznych (chemotaksja), natężenia światła (fototaksja) i wielu innych.
O nastiach mówimy w przypadku ruchów wygięciowych, których kierunek jest niezależny od działania bodźca. Nastie w przeciwieństwie do tropizmów są w większości ruchami spowodowanymi przez zmiany turgoru przystosowanych do tego celu komórek. Biorąc pod uwagę rodzaj bodźca, można wyróżnić m.in. chemonastię, termonastię, sejsmonastię (odpowiedź na bodźce mechaniczne, ale też termiczne i elektryczne) i fotonastię [4].
Poruszanie się roślin jest zwykle niezauważalne gołym okiem i jego efekty możemy dostrzec dopiero po dłuższym czasie. Chcąc zaobserwować zjawisko ruchu roślin, możemy jednak wykorzystać technikę fotografii poklatkowej. Jest to jednak dosyć żmudny proces.
Istnieją rośliny, których ruch jest możliwy do zaobserwowania gołym okiem, bez pośrednictwa urządzeń. Można tu wymienić na przykład niektóre rośliny mięsożerne, jak muchołówka amerykańska Dionaea muscipula, której liście pułapkowe, chwytając ofiarę, zamykają się zwykle w czasie rzędu sekund. Przedstawicielem wyjątkowo ruchliwych roślin innych niż mięsożerne jest natomiast mimoza wstydliwa Mimosa pudica, nazywana inaczej czułkiem wstydliwym [5]. Wykazuje ona bardzo wyraźne ruchy sejsmonastyczne: elementy jej liści złożonych (fot. 1A) po nawet delikatnym dotknięciu w ciągu paru sekund stulają się razem (fot. 1B).
Można sądzić, że rośliny, które wykazują szybkie ruchy, są przedstawicielami jedynie egzotycznych gatunków. Okazuje się jednak, że wśród gatunków występujących naturalnie na terenie Polski także można znaleźć takie, których ruchy z łatwością będziemy mogli zaobserwować gołym okiem.

Berberys

Wspomnianą rodzimą i ruchliwą rośliną jest berberys zwyczajny Berberis vulgaris, inaczej nazywany też kwaśnicą. Omawiana roślina jest krzewem należącym do rodziny berberysowatych Berberidaceae. 
Berberys zwyczajny występował kiedyś pospolicie na całym obszarze Polski – podobnie jak i w całej kontynentalnej części Europy, a także (jako zawleczony) na Półwyspie Skandynawskim i Wyspach Brytyjskich. Rósł na miedzach, zboczach, w zaroślach i na obrzeżach lasów. Już dawno rolnicy zauważyli jednak, że obecność berberysu może być szkodliwa dla okolicznych upraw, ponieważ krzew ten jest żywicielem pośrednim rdzy zbożowej Puccinia graminis – grzyb ten wywołuje groźną chorobę zbóż zwaną rdzą źdźbłową [6]. Stało się to powodem prawie całkowitego wyniszczenia tej rośliny w naturze. Dlatego, jeśli spotkamy gdzieś berberys zwyczajny, to obserwujmy tę roślinę, ale jej nie uszkadzajmy.

Fot. 2. Berberys Thunberga


Gatunki pokrewne rodzimemu są dziś często wykorzystywane jako rośliny ozdobne. Tak jest np. z berberysem Thunberga Berberis thunbergii pochodzącym z Japonii (fot. 2).
Berberysy mają ciernie, w ich kątach wyrastają liście i kwiaty. Blaszka liściowa jest niepodzielona, piłkowana. Mój berberys Thunberga należy do odmiany Atropurpurea, czyli jednej z najczęściej sadzonych. Jego liście nie są zielone, a purpurowo-czerwone. Rozrośnięta roślina ma charakterystyczny kopulasty pokrój.
Tkanki berberysu zawierają duże ilości interesującego związku chemicznego nazywanego berberyną C20H18NO4+. Substancja ta wykazuje silną aktywność biologiczną na wielu polach: działa przeciwbakteryjnie, przeciwpierwotniakowo, przeciwbiegunkowo, przeciwrakowo, przeciwcukrzycowo, przeciwnadciśnieniowo, antydepresyjnie, przeciwzapalnie oraz obniża poziom cholesterolu. Trzeba jednak wspomnieć, że posiada też liczne działania niepożądane, np. związane z uwalnianiem bilirubiny z jej nierozpuszczalnego kompleksu z albuminą we krwi [7]. Berberyna ma dodatkowo interesujące właściwości optyczne: nadzwyczaj silnie fluoryzuje w kontakcie ze światłem ultrafioletowym, a barwa wypromieniowanego światła jest żółto-zielona [8].
Nas jednak najbardziej interesują dziś organy generatywne omawianej rośliny, ponieważ to właśnie one – czy raczej określone ich elementy – wykazują ciekawe przystosowanie związane z ruchem.
Kwiaty berberysu są drobne, o barwie żółtej (fot. 3). Są zgrupowane w baldachy i niezbyt mocno, ale przyjemnie pachną. 

Fot. 3. Kwiaty berberysu na tle rośliny

Pręciki i słupki dojrzewają jednocześnie. Kwiaty z racji niewielkich wymiarów nie są najbardziej ozdobnym elementem berberysu, ale trzeba przyznać, że w okresie kwitnienia (na wiosnę) roślina jest jeszcze ładniejsza – kontrast między barwą liści i kwiatów może być źródłem naprawdę miłych wrażeń natury estetycznej. Berberys jest owadopylny.
Budowę kwiatu obrazuje narys przedstawiony na rys. 1 [9, 10].

Rys. 1. Narys kwiatowy berberysu

Jak widać, zarówno kielich calyx, jak i korona corolla zawierają po dwa okółki złożone z trzech elementów, odpowiednio działek kielicha sepala i płatków petala. Podobnie jest zbudowane pręcikowie, w skład którego wchodzi sześć pręcików stamen. Słupek pistyllum jest zbudowany z jednego owocolistka carpellae. U podstawy płatków znajdują się miodniki nectaria wydzielające nektar, który wabi owady zapylające berberys. Opisane elementy można zobaczyć na fot. 4.

Fot. 4. Kwiat berberysu, A – wy...

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