Drzewa potrafią wyczuwać własny kształt i korygować wzrost tak, by pozostać w pionie. Francuscy badacze z INRAE pokazali, że robią to dzięki specjalnemu drewnu, które działa jak para przeciwstawnych mięśni.

Zmysł, który miały mieć tylko zwierzęta

Propriocepcja, czyli poczucie położenia własnego ciała, długo kojarzyła się wyłącznie ze zwierzętami. W 2012 roku badacze współpracujący z INRAE wykazali jednak, że rośliny również ją mają. Dzięki niej monitorują swoją postawę i dopasowują wzrost, aby być jak najbardziej proste. Nie było natomiast jasne, jakie procesy biologiczne zamieniają tę informację w realny ruch.

Jak oddzielono „czucie siebie” od grawitacji i światła

Rośliny kierują się kilkoma sygnałami: grawitacją, kierunkiem światła i kształtem własnych pędów. Żeby zbadać wyłącznie ten ostatni, naukowcy musieli wyeliminować dwa pierwsze. Młode drzewa umieszczono więc na poziomej platformie obracającej się wokół osi, wewnątrz kuli oświetlonej równomiernie ze wszystkich stron. Obrót odbierał drzewom stały sygnał grawitacyjny, a jednolite światło nie wskazywało, w którą stronę rosnąć.

Doświadczenie zaczęło się od młodych topoli ułożonych poziomo. Rosnąc, wyginały się ku górze. Po około dziesięciu dniach, gdy miały już wyraźne zakrzywienie, trafiły do aparatury. W kolejnych tygodniach pędy zamiast utrzymać łuk, powoli się prostowały.

Drewno, które ciągnie jak mięsień

Za ruch odpowiada tzw. drewno reakcyjne napięciowe (ang. tension wood). W odróżnieniu od zwykłego drewna potrafi ono podczas rozwoju generować siły ciągnące. Gdy powstaje po górnej stronie pędu, działa jak kurczący się mięsień i wygina go ku górze.

Badacze zauważyli, że po uruchomieniu układu doświadczalnego drewno napięciowe po górnej stronie przestawało się tworzyć. Za to identyczne drewno zaczynało powstawać po stronie przeciwnej. Działało jak mięsień antagonistyczny, ciągnąc w drugą stronę, a przeciwstawne siły stopniowo wyprostowały pęd.

Dotąd sądzono, że drewno napięciowe powstaje tylko od góry, co widać u podstawy drzew rosnących na stokach. Nowe wyniki pokazują, że może rozwijać się po obu stronach pędu, a o jego położeniu współdecyduje wewnętrzne poczucie kształtu, połączone z informacjami o świetle i grawitacji.

Co to oznacza w praktyce

Zdolność do odzyskiwania pionu jest ważna, gdy drzewa po burzach czy osuwiskach zostają przechylone. W obliczu zmian klimatu, które narażają lasy na coraz bardziej ekstremalne zjawiska, wiedza o tym mechanizmie może być coraz cenniejsza.

• Leśnictwo: możliwy wybór odmian, które rosną prościej i mają lepszą jakość drewna.
• Rolnictwo: pomoc w hodowli zbóż mniej podatnych na wyleganie, czyli przewracanie się łanów przed żniwami, które powoduje straty plonu.
• Drewno: źle skoordynowane powstawanie drewna napięciowego tworzy nadmierne naprężenia wewnętrzne, mogące pogarszać właściwości surowca.

Bruno Moulia z INRAE podsumował: „To prawdziwa pętla sensomotoryczna działająca w zdrewniałych częściach drzew!”

Czy to dotyczy Polski?

Badanie przeprowadzono na topolach w warunkach laboratoryjnych, więc nie przekłada się to od razu na gotowe rozwiązania. Temat jest jednak bliski także w Polsce: wyleganie zbóż to znany problem rolników, a jakość surowca drzewnego interesuje leśników i przemysł meblarski. Podobne mechanizmy mogą występować u wielu gatunków, ale to wymaga dalszych badań. Praca ukazała się w czasopiśmie „New Phytologist”, a autorzy podkreślają, że do takich odkryć potrzebna jest współpraca specjalistów z różnych dziedzin.

Źródło: ScienceDaily – „Scientists discover the hidden “muscles” trees use to straighten themselves”