Co dokážou rostliny?

Listy „křičí“, květiny „slyší“ a stromy v lese komunikují prostřednictvím svého vlastního „internetu“ – stačí vědět, jak nahlédnout do jejich tajného života.

Roman Fishman
Diskutujte o tématu
Getty obrázky

Všichni jsme příliš šovinisté. Považujeme se za vrchol evoluce a rozdělujeme vše živé do hierarchie podle stupně naší blízkosti. Rostliny jsou od nás tak odlišné, že se zdají být tvory, kteří nejsou tak docela živí. Biblický Noe nedostal žádné instrukce ohledně jejich spásy na palubě archy. Moderní vegani nepovažují za ostudné vzít si život a bojovníci proti vykořisťování zvířat se nezajímají o „práva rostlin“. Ve skutečnosti nemají nervový systém, oči ani uši, nemohou se trefit ani utéct. To vše dělá rostliny odlišnými, ale ne méněcennými. Nevedou pasivní „rostlinnou“ existenci, ale vnímají svět kolem sebe a reagují na to, co se kolem nich děje. Slovy profesora Jacka Schultze: “Rostliny jsou jen velmi pomalá zvířata.”

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Tajný život rostlin vyšel na světlo z velké části díky knize Petera Tompkinse, která vyšla na počátku 1970. let, v době vrcholícího hnutí New Age. Bohužel se ukázalo, že nebyl oproštěn od mnoha mylných představ pro tehdejší dobu a dal vzniknout mnoha mýtům, z nichž nejznámější byla „láska“ rostlin k vážné hudbě a pohrdání moderní hudbou. „Dýně, přinucené poslouchat rockovou hudbu, se vzdálily od reproduktorů a dokonce se pokusily vyšplhat po kluzké skleněné stěně komory,“ popsal Tompkins experimenty, které provedla Dorothy Retallack.

Nutno říci, že paní Retallack nebyla vědkyně, ale zpěvačka (mezzosopranistka). Její experimenty, reprodukované profesionálními botaniky, neprokázaly žádnou zvláštní reakci rostlin na hudbu jakéhokoli stylu. To ale neznamená, že neslyší vůbec nic. Experimenty čas od času prokazují, že rostliny dokážou vnímat akustické vlny a reagovat na ně – například kořeny mladé kukuřice rostou ve směru zdroje vibrací o frekvenci 200–300 Hz (přibližně od G malé oktávy po D z prvního). Proč se stále neví.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Obecně je těžké říci, proč rostliny potřebují „sluch“, ačkoli v mnoha případech může být schopnost reagovat na zvuky velmi užitečná. Heidi Appel a Rex Cockroft ukázali, že mšice Tal dokonale „slyší“ vibrace vytvářené mšicemi požírajícími její listy. Tento nenápadný příbuzný zelí snadno rozezná takové zvuky od běžných zvuků, jako je vítr, pářící se zpěv kobylky nebo vibrace způsobené neškodnou mouchou přistávající na listu.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Helen Steiner s podporou Microsoftu pracuje na projektu Florence art – systému pro „komunikaci“ s pokojovými rostlinami. Podle plánu mohou být signály přenášeny do rostliny pomocí světla a barvy a reakce může být rozpoznána podle složení uvolněných těkavých látek a podle celkového stavu rostliny. Počítačový algoritmus tyto signály „překládá“ do slov běžné lidské řeči.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Tato citlivost je založena na práci mechanoreceptorů, které se nacházejí v buňkách všech částí rostlin. Na rozdíl od uší nejsou lokalizovány, ale distribuovány po celém těle, jako naše hmatové receptory, a proto nebylo možné okamžitě pochopit jejich roli. Po zaznamenání útoku na něj oddenek aktivně reaguje, mění aktivitu mnoha genů, připravuje se na hojení poškození a uvolňuje glukosinoláty, přírodní insekticidy. Je možné, že rostliny dokonce rozlišují hmyz na základě povahy jeho vibrací: různé druhy mšic nebo housenek způsobují zcela odlišné reakce genomu. Jiné rostliny při napadení uvolňují sladký nektar, který přitahuje dravý hmyz, jako jsou vosy – nejhorší nepřátele mšic. A všichni nutně varují své sousedy: už v roce 1983 Jack Schultz a Ian Baldwin ukázali, že zdravé javorové listy reagují na přítomnost poškozených, včetně obranných mechanismů. Jejich komunikace probíhá v „chemické řeči“ těkavých látek.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Tato opatrnost se neomezuje na příbuzné a dokonce i vzdálené druhy jsou schopny vzájemně „porozumět“ signálům nebezpečí: je snazší společně odrazit nezvané hosty. Experimentálně bylo například prokázáno, že tabák vyvine ochrannou reakci, když jej poškodí pelyněk rostoucí poblíž. Rostliny jako by křičely bolestí a varovaly své sousedy, a abyste tento výkřik slyšeli, stačí k němu dobře „přičichnout“. Zda to však lze považovat za záměrnou komunikaci, je stále nejasné. Možná tímto způsobem rostlina sama vysílá těkavý signál z některých svých částí do jiných a její sousedé pouze čtou její chemickou „ozvěnu“. Poskytuje jim skutečnou komunikaci. “Houbaný internet”

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Kořenové systémy vyšších rostlin tvoří úzké symbiotické asociace s myceliem půdních hub. Neustále si vyměňují organické látky a minerální soli. Tok látek ale zřejmě není jediný, který se touto sítí pohybuje. Rostliny, jejichž mykorhiza je izolována od svých sousedů, se vyvíjejí pomaleji a hůře odolávají výzvám. To naznačuje, že mykorhiza také slouží k přenosu chemických signálů – zprostředkovaných a možná dokonce „cenzurovanými“ houbovými symbionty. Tento systém je přirovnáván k sociální síti a často se nazývá jednoduše Wood Wide Web.

Švýcarský startup Vivent nabízí milovníkům rostlin pořízení hotového zařízení PhytlSigns. Čtením slabých elektrických signálů ze stonku nebo listů je převádí na druh hudby, která, jak tvrdí výrobci, umožňuje posoudit stav a dokonce i „náladu“ rostliny.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Všechny tyto „pocity“ a „komunikace“ pomáhají rostlinám najít vodu, živiny a světlo, chránit se před parazity a býložravci a útočit na sebe. Umožňují přebudovat metabolismus, růst a přeorientovat polohu listů – pohybovat se. Chování mucholapky Venuše se může zdát neuvěřitelné: tato rostlina zvířata nejen požírá, ale také je loví. Hmyzožravý predátor ale není mezi ostatní flórou výjimkou. Pouhým zrychlením videozáznamu týdne v životě slunečnice uvidíme, jak se otáčí, aby následovala slunce a jak v noci „usíná“ zakrývá své listy a květy. V rychlém pohybu vypadá rostoucí kořenová špička přesně jako červ nebo housenka lezoucí ke svému cíli.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Rostliny nemají svaly a pohyb zajišťuje růst buněk a tlak turgoru, „hustota“ jejich naplnění vodou. Buňky fungují jako komplexně koordinovaný hydraulický systém. Dávno před videonahrávkami a časosběrnou technologií si toho všiml Darwin, který studoval pomalé, ale zjevné reakce rostoucího kořene na své okolí. Jeho kniha „Pohyb rostlin“ končí slavně: „Stěží lze s nadsázkou říci, že špička kořene, obdařená schopností řídit pohyby sousedních částí, působí jako mozek některého z nižších živočichů. přijímat dojmy ze smyslů a dávat směr různým pohybům.“

Někteří vědci považovali Darwinova slova za další poznatek. Biolog z Florentské univerzity Stefano Mancuso upozornil na zvláštní skupinu buněk na rostoucích špičkách stonku a kořenů, která se nachází na hranici mezi dělícími buňkami apikálního meristému a buňkami elongační zóny, které pokračují růst, ale ne dělit. Na konci 1990. let Mancuso objevil, že aktivita této „přechodové zóny“ řídí růst buněk v elongační zóně, a tím i pohyb celého kořene. K tomu dochází v důsledku redistribuce auxinů, které slouží jako hlavní růstové hormony rostlin.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Stejně jako v mnoha jiných tkáních i v samotných buňkách přechodové zóny vědci zaznamenávají velmi známé změny v polarizaci membrán. Náboje uvnitř a vně nich kolísají, jako potenciály na membránách neuronů. Tak malá skupina samozřejmě nikdy nedosáhne produktivity skutečného mozku: každá přechodová zóna neobsahuje více než několik stovek buněk. Ale i kořenový systém malé bylinky může obsahovat miliony těchto vyvíjejících se špiček. Celkově již poskytují poměrně působivý počet „neuronů“. Struktura této myslící sítě připomíná decentralizovanou distribuovanou síť internetu a její složitost je srovnatelná s mozkem skutečného savce.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Těžko říct, jak moc je tento „mozek“ schopen myslet, ale izraelský botanik Alex Kaselnik a jeho kolegové zjistili, že rostliny se v mnoha případech skutečně chovají téměř jako my. Vědci umístili obyčejný nasazený hrách do podmínek, ve kterých mohl zakořenit v květináči se stabilním obsahem živin nebo v sousedním, kde se neustále měnil. Ukázalo se, že pokud je v prvním květináči dostatek potravy, hrášek mu dá přednost, ale pokud je jí málo, začne „riskovat“ a v druhém květináči vyroste více kořenů. Ne všichni odborníci byli připraveni přijmout myšlenku, že rostliny mohou myslet. Zjevně to více než ostatní šokovalo samotného Stefana Mancusa: dnes je vědec zakladatelem a vedoucím unikátní „Mezinárodní laboratoře rostlinné neurobiologie“ a vyzývá k vývoji „rostlinných“ robotů. Toto volání má svou logiku. Ostatně, pokud úkolem takového robota není pracovat na vesmírné stanici, ale studovat vodní režim nebo monitorovat životní prostředí, nemělo by pak cenu zaměřit se na rostliny, které jsou tomu tak pozoruhodně přizpůsobeny? A až přijde čas začít teraformovat Mars, kdo lépe než rostliny „řekne“, jak vrátit život do pouště. Zbývá zjistit, co si o průzkumu vesmíru myslí samotné rostliny.

Rostliny mají pozoruhodný smysl pro polohu svého vlastního „těla“ v prostoru. Rostlina umístěná na boku se zorientuje a pokračuje v růstu novým směrem, dokonale rozliší, kde je nahoře a kde dole. Tím, že je na rotační platformě, poroste ve směru odstředivé síly. Oba jsou spojeny s prací statocytů, buněk, které obsahují těžké statolitové koule, které se usazují pod gravitací. Jejich poloha umožňuje rostlině správně „cítit“ vertikálu.

Tyto úžasné údaje o vytrvalosti přitáhly pozornost vědců, kteří zkoumali, jak pěstovat zeleninu a ovoce v podmínkách klimatických změn a jak se plodiny mohou těmto změnám přizpůsobit.

• Zpráva OSN: milion živočišných a rostlinných druhů je na pokraji vyhynutí
• Jak zvrátit globální oteplování? Vědci z Cambridge se tímto problémem zabývali

Ale co přesně dělá jednu rostlinu odolnější než jinou?

Botanik a moderátor BBC James Wong se rozhodl tuto problematiku prostudovat a v průběhu studia odhalil úžasná fakta o nejodolnějších rostlinách na naší planetě.

1. Starověké rostliny mohly na Marsu přežít

Vědci z Německa se domnívají, že identifikovali dva druhy rostlin, které jsou tak houževnaté, že by klidně mohly růst i na Marsu.

Není žádným překvapením, že nejodolnější exempláře, lišejníky a sinice ze Švýcarska a Antarktidy, jsou považovány za jedny z prvních rostlinných druhů, které se objevily na Zemi.

Vědci simulovali marťanské podmínky (včetně slunečního záření, extrémních teplotních výkyvů, extrémního sucha a nízkého atmosférického tlaku), aby otestovali, zda se jim tyto staré a odolné kultury dokážou přizpůsobit.

jaký byl výsledek?

Tyto rostliny nejen přežily, ale také se vyvíjely: pokračovala v nich fotosyntéza a další rostlinné procesy.

2. Klonování je klíčem k dlouhověkosti

Za nejstarší strom světa je považována borovice pichlavá ve východní Kalifornii: v roce 2012 bylo její stáří odhadováno na 5062.

K dosažení ještě větší dlouhověkosti používají některé stromy chytrý trik: klonování.

Ano, ano, klonují se a žijí v tzv. klonálních koloniích – jedná se o geneticky identické stromy spojené stejným kořenovým systémem.

Klonální kolonie mohou existovat několik tisíc let. Například stáří kolonie Pando v americkém státě Utah se odhaduje na 80 tisíc let a dubová kolonie v údolí Jurupa v Kalifornii je ještě starší – je stará téměř 13 tisíc let.

3. „Živé kameny“ a bohatá úroda

Lithopsům se někdy říká „živé kameny“. Stačí se na ně podívat, abyste pochopili význam této přezdívky: vypadají spíše jako oblázky než živá hmota.

Tyto úžasné organismy pocházející z jižní Afriky jsou však ve skutečnosti maskovací rostliny, které jsou klíčem k bohaté úrodě.

Tyto rostliny jsou schopny přežít v extrémních pouštních podmínkách a na skalách a používají určitou formu maskování, aby nebyly sežrány.

Ačkoli většina těchto rostlin je pod zemí, lithopsy mají průsvitnou horní vrstvu, která absorbuje sluneční světlo a přeměňuje je na energii.

Vědci doufají, že studium schopnosti Lithops využívat jasné nadzemní a tlumené podzemní světlo by mohlo lidem v budoucnu pomoci zlepšit výnosy plodin.

4. Změna klimatu a kakao místo kávy

Rostoucí teplota vzduchu může vést k vymizení nejoblíbenějších druhů kávových zrn, ale může je nahradit odolnější plodina – kakao.

Vědci zjistili, že kávovníky Arabica trpí příliš horkým počasím a jsou náchylnější k rzi listů, nemoci, která v posledních letech decimuje kávové plantáže ve Střední Americe.

S rostoucími teplotami je pro plantáže v nížinách stále obtížnější produkovat kvalitní kávu, která by mohla zničit živobytí tisíců lidí.

Farmáři v Nikaragui, Hondurasu a Salvadoru tedy postupně přecházejí na pěstování kakaa, odolnějšího stromu, který se dokáže přizpůsobit horkému klimatu.

Nebuďte tedy překvapeni, když si za pár let jednoho dne místo tradičního ranního espressa dáte šálek horké čokolády.

5. Některé stromy nehoří v ohni.

Eukalypty jsou nejen velmi odolné, jsou také nebezpečné.

Patří mezi takzvané pyrofyty (ze starořeckého „ohnivá rostlina“): nebojí se ohně a někdy ho dokonce potřebují k rozmnožování a přežití.

Tyto stromy často samy zakládají požáry, protože obsahují hořlavé oleje a pryskyřice a také shazují suché listí a kůru, které se mohou snadno vznítit a vést k ničivým požárům.

• Emocionální spojení s keřem? Říkám mu John
• Uslyší vás rostliny, když jim zazpíváte?

Když však les pohltí plameny, stromy jako eukalyptus a některé druhy borovic přežijí.

Teplo z ohně aktivuje jejich semenné lusky, a zatímco se ostatní rostliny snaží vzpamatovat, jejich mladé výhonky bezpečně rostou na spálené zemi.

Kromě toho mizení většiny velkých stromů dává těmto mladým stromkům příležitost získat více slunečního světla.

6. Rostliny se přizpůsobí záření

Radiace ničí živé buňky a poškozuje DNA, takže si možná myslíte, že rostliny jadernou katastrofu prostě nepřežijí.

Vědci, kteří zkoumali následky havárie jaderné elektrárny v Černobylu v roce 1986, však zjistili, že tomu tak vždy není.

Při pokusech se lnem a sójovými boby zjistili, že rostliny se dokážou biologicky přizpůsobit životu ve znečištěném prostředí.

Vědci se domnívají, že tato schopnost přežít jaderné incidenty se mohla vyvinout před miliony let, kdy měla planeta vyšší úroveň radiace.

7. Semena mohou žít 32 tisíc let

Ruským vědcům se podařilo vypěstovat dávno vyhynulý rostlinný druh pomocí semen pohřbených veverkou před 32 tisíci lety.

Na březích zamrzlé řeky na Sibiři byly nalezeny stopy gumovníku z doby ledové (bylinná rostlina pocházející ze severních zeměpisných šířek).

Vědci odebrali tkáň ze semen a použili ji k pěstování nových rostlin, které se pak začaly samy šířit.

Odborníci doufají, že jde pouze o první zkušenost s obnovou vyhynulých druhů rostlin, jejichž semena jsou uložena v arktickém permafrostu.