Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Nawigacja Nawigacja

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Co słyszą rośliny?

Co słyszą rośliny?

Nasz świat jest pełen dźwięków – od buczenia trzmieli, przez szemrzące strumyki, po szeleszczące podmuchy wiatru. Każdy z nich ma dla nas znaczenie. Może na przykład informować o źródle wody, niebezpieczeństwie bądź nadchodzącej zmianie pogody. A jak to jest ze światem roślin? Czy żyją one w ciszy? Czy nasłuchiwanie otaczającego świata ma dla nich jakikolwiek sens? A jeśli słyszą, to gdzie mają uszy? O roślinnej polifonii opowiada doktor Paweł Jedynak z Zakładu Fizjologii i Biochemii Roślin UJ.

Dźwięki to tak naprawdę wibracje ośrodka sprężystości (np. powietrza) o określonej częstotliwości. Jesteśmy głusi na te, które wibrują zbyt wolno, czyli z częstotliwością niższą niż ok. 16-20 cykli na sekundę. Nie słyszymy także ultradźwięków, które są drganiami o częstotliwości przekraczającej 20000 Hz. Jednak wcale nie trzeba mieć uszu, aby poczuć płynącą z nich siłę – możemy je bowiem poczuć. Wprawiają one ciało w określone drgania (tj. o określonej częstotliwości), co niekiedy wykorzystywali na przykład budowniczowie kościelnych organów – dodatkowe piszczałki emitowały infradźwięki, które przenikały człowieka na wskroś, dodając wykonywanym utworom kapki niesamowitości. Odbieranie drgań właśnie w ten sposób, pozwala owadom obyć się bez uszu. Także i węże „słyszą” otoczenie, wyczuwając wibracje swojej żuchwy. A co z roślinami?

Bez bzyczenia nie ma jedzenia

Pod wpływem dźwięków drgają także komórki – i to jest właśnie klucz do zrozumienia tajemnicy roślin. Drgania naciągają i rozluźniają maleńkie partie ciała roślin, pobudzając mechanoreceptory, czyli czujniki wrażliwe na dotyk i naprężenia. Ich podrażnienie inicjuje kaskadę sygnałów elektrycznych i chemicznych – komórki komunikują się ze sobą, uwalniają hormony, a także uruchamiają lub wyłączają różne geny. A to z kolei wpływa na wzrost i rozwój. Spektakularnym przykładem jest stymulacja wzrostu korzeni w kierunku dźwięków o częstotliwości 200-300 Hz – mniej więcej takie właśnie drgania wywołuje płynąca pod ziemią woda. Dźwięki w tym zakresie pobudzają także nasiona do kiełkowania. Możliwość „słyszenia” pozwala zatem roślinom rozwiązywać poważne życiowe problemy, np. kwestię dostępu do wody.

Innym śmiertelnym zagrożeniem są oczywiście wiecznie głodne owady. W tym przypadku, wibracje wydawane podczas podgryzania liści okazują się być jednak wystarczającym bodźcem do wzmożenia przez roślinę produkcji toksycznych związków obronnych. Warto także nasłuchiwać bzyczenia pszczół – w obecności tych zapylaczy zawartość cukru w nektarze wiesiołków wzrasta o 20% zaledwie w ciągu 5 minut. W taki właśnie sposób kwiaty mogą podnieść swoją atrakcyjność w stosunku do wybranych, najskuteczniejszych zapylaczy. A przy tym uchronić cenne zasoby nektaru, który może stać się pożywką dla niechcianych gości, w tym bakterii.

Ewolucyjne zacieśnianie więzi między zapylaczem a rośliną doprowadziło także do powstania tzw. buzz pollination („zapylenie przez bzyczenie”) – pszczoły mogą uwalniać pożywny pyłek z pylników jedynie wtedy, gdy wprawią je w drgania o określonej częstotliwości. Taką formą zapylania może pochwalić się choćby pomidor.

Muzyka dla Twoich uszu

Co jakiś czas w mediach można usłyszeć o badaniach przyspieszenia wzrostu roślin pod wpływem konkretnego gatunku muzyki. Najlepiej do takich nowinek podchodzić jednak z rezerwą, zwłaszcza, że czasami ich wyniki bywają sprzeczne. Fantazjując o gustach roślin można dowiedzieć się, że rośliny nie przepadają za Mozartem, ale chętnie słuchałyby jazzu albo... Black Sabbath. Nie znaczy to jednak, że mają one dziwny gust, bo nie spełniają naszych wybujałych oczekiwań. Wszak w prawdziwym świecie drzewom nie przygrywa orkiestra. Tak naprawdę liczy się nie piękno utworów, lecz częstotliwości – a te, faktycznie bywają niekiedy zabójcze. Takie 660 Hz spowalnia na przykład kiełkowanie grochu i negatywnie wpływa na rozwój siewek. Zaobserwowano także negatywny wpływ tzw. „białego szumu” na wzrost roślin.

O czym szumią wierzby?

Skoro dźwięki wpływają na rośliny, nasuwa się więc pytanie, czy same potrafią je wydawać. Oczywiście, stare drzewa poskrzypują, gdy wiatr porusza ich gałęziami, ale tak naprawdę rośliny potrafią wydawać dźwięki „same z siebie”, wykorzystując do tego wiązki przewodzące wodę. Zmiany w ilości przepływającego płynu mogą powodować zmiany ciśnienia, prowadzące do chwilowego pojawiania się i zanikania mikroskopijnych pęcherzyków gazu – jest to tzw. kawitacja (wszak, gdy obniży się ciśnienie, woda zaczyna wrzeć w temperaturze niższej niż 100 stopni). Procesy te, zachodzące w łodydze roślin, powodują powstawanie bardzo głośnych (80 dB) gwizdów i trzasków, słyszalnych nawet z odległości kilku metrów. Las czy łąka to więc naprawdę głośne miejsce (zwłaszcza biorąc pod uwagę liczbę zamieszkujących je roślin). Nam jawi się ono jako oaza spokoju tylko dlatego, że tych (ultra)dźwięków po prostu nie słyszymy – ich częstotliwość sięga nawet 100000 Hz! Liczba gwizdów u roślin rośnie w czasie suszy i stresu oraz w momencie gdy ścinamy ich łodygę, np. zrywając kwiat.

Jeszcze większą zagadką jest regularne „klikanie” korzeni, zaobserwowane po raz pierwszy u kukurydzy. Te dźwięki można wykryć stosując dopplerowskie wibrometry laserowe, ale ich natura pozostają tajemnicą. Przypuszcza się, że powstają one w komórkach roślin w wyniku działania miozyn, czyli białek motorycznych (dzięki którym mogą się poruszać np. nasze mięśnie). Od razu nasuwa się jednak pytanie, do czego może przysłużyć się roślinom wydawanie takich dźwięków. Cóż, trzeba pamiętać, że prowadzą one bardzo skomplikowane podziemne życie, komunikując się za pomocą związków chemicznych z grzybami, bakteriami oraz innymi roślinami. Jakby tego było mało, korzenie w jakiś sposób potrafią także rozpoznawać, czy stanowią część jednego osobnika czy zupełnie innego (nietrywialne zadanie, biorąc pod uwagę fakt, że rośliny rozmnażają się też wegetatywnie, tworząc kilka złączonych członów [np. cebul], które oddzielają się i zaczynają wieść samodzielny żywot). Można przypuszczać, że takie kliknięcia mogą być także wyrafinowanym sposobem komunikacji. Jedno jest jednak pewne – rośliny na pewno nas jeszcze zaskoczą.

 

Dr Paweł Jedynak

Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin
Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ

 

Polecamy również
Kolejna tajemnica bakterii rozwikłana
Plaga szarańczy w Afryce. Część I - przyczyny
Tydzień mózgu 2020 odwołany
Mózg w słoiku – wywiad z prof. Piotrem Winkielmanem