Chociaż rośliny nie są demonami prędkości i nie dogonią odlatujących owadów, potrafią obracać się i wspinać, a także w sposób systematyczny i skoordynowany reagować na bodźce. Nie są nieruchome – czasem tylko nasz zoocentryzm nie pozwala nam tego dostrzec.
Wiele organizmów potrafi się ruszać, co pozwala im orientować się w środowisku i ustawiać w najkorzystniejszej – z różnych względów – pozycji. Ruch jest w pewnym sensie oczywisty, kiedy myślimy o zwierzętach, ale w przypadku roślin trudniej go zaobserwować – wymaga zdecydowanie więcej cierpliwości. Generalnie rośliny (dla ułatwienia ograniczmy tę kategorię do roślin lądowych) są zasadniczo niezdolne do zmiany miejsca życia. Jednak i one mogą rejestrować przeobrażenia środowiska, a poprzez ruchy optymalizować swoje szanse przetrwania, wzrostu i rozmnażania się.
Zjawisko to obserwowali już starożytni. Na przykład Androstenes z Tasos, jeden z generałów Aleksandra Wielkiego, odnotował, że liście niektórych roślin składają się w nocy i rozkładają w dzień. Podobne obserwacje dotyczyły dobowych ruchów płatków kwiatów, które Linneusz wykorzystał do skomponowania swojego słynnego zegara kwiatowego. Także Karol Darwin interesował się tym zjawiskiem i zagadnieniu ruchu u roślin poświęcił wydaną w 1880 r. książkę The Power of Movement in Plants.
Światło i mrok
Ponieważ rośliny nie mają mięśni ani ścięgien, zmiany pozycji ich organów, określane jako tropizmy, są z reguły efektem ukierunkowanego wzrostu stymulowanego konkretnym bodźcem. O wiele rzadziej możemy obserwować faktyczny ruch – są do niego zdolne na przykład uwicione komórki plemnikowe mszaków, paprotników i niektórych roślin nagozalążkowych (sagowców i miłorzębów).
Jednym z najczęstszych rodzajów ukierunkowanego wzrostu jest fototropizm, dzięki któremu pędy roślin kierują się ku źródłu światła. Zmiana kierunku wzrostu następuje w strefie intensywnych podziałów komórkowych, a wygięcie pędu jest spowodowane różnicą tempa wzrostu komórek w naświetlonej i zacienionej stronie. Odpowiedzialne są za to hormony roślinne określane jako auksyny. Dzięki działaniu receptorów światła niebieskiego, nazywanych fototropinami, auksyny gromadzą się głównie po zacienionej stronie pędu, co stymuluje wzrost wydłużeniowy komórek. Tam, gdzie auksyn jest mniej, maleje także tempo wzrostu komórek, więc zacieniona strona pędu rośnie szybciej, a cały organ wychyla się ku światłu. Mechanizm ten częściowo leży także u podstaw ruchów kwiatostanów (koszyczków) słoneczników (Helianthus annuus), które – jak wiadomo – podążają za słońcem. Tu jednak równie ważną rolę odgrywa rytm okołodobowy tych roślin, w przeciwnym wypadku pełna synchronizacja byłaby niemożliwa (w nocy wszakże słońce nie wędruje po nieboskłonie z powrotem na wschód). Zatem ruch dzienny kwiatostanów – ze wschodu na zachód – jest napędzany nierównym wzrostem łodygi wynikającym z rozmieszczenia auksyn, nocny powrót ku wschodowi wiąże się zaś z działaniem zegara wewnętrznego słoneczników. Wzrost ustaje wraz z zakończeniem kwitnienia, kiedy słoneczniki zatrzymują się zwrócone na wschód.
Całość ma podłoże adaptacyjne – jak wykazały doświadczenia badaczy z University of California, oświetlone, ogrzane kwiatostany są pięciokrotnie atrakcyjniejsze dla zapylaczy od tych, które pozostają w cieniu. Nie zawsze jednak wzrost ku światłu to najlepsze rozwiązanie. W przypadku tropikalnych lian, np. monstery olbrzymiej (Monstera gigantea), ale też takich roślin pnących jak winorośl (rodzaj Vitis), lepszą strategią w początkowej fazie życia może być skierowanie pędów do najciemniejszego miejsca na horyzoncie. Wyczuwany cień oznacza bowiem najpewniej drzewo lub inną podporę, po której pędy monstery czy winorośli mogą się piąć. Gdy osiągną do niej dostęp, zaczynają już normalny wzrost ku światłu.
Niektóre organy wręcz nie powinny rosnąć ku światłu, ponieważ ich rolą jest kotwiczenie roślin w ziemi. Mowa oczywiście o korzeniach, w przypadku których o kierunku wzrostu decyduje grawitropizm, czyli odpowiedź roślin na grawitację. Pędy z reguły charakteryzują się grawitropizmem ujemnym, czyli wznoszą się ponad ziemię, korzenie zaś – dodatnim, czyli rosną w głąb gleby, zgodnie z prawami fizyki. „Odczuwanie” przyciągania ziemskiego przez roślinę widać w komórkach lub tkankach o wyraźnie asymetrycznym rozłożeniu organelli komórkowych. Co to znaczy? Ano to, że w ich wnętrzach lżejsze wakuole lokują się w górnej części komórki, a cięższe jądra i amyloplasty – w dolnej. Niekiedy w tkankach roślin występują specjalne komórki zwane statocytami, zawierające tzw. statolity, którymi mogą być m.in. ziarna skrobi. Grawitacja sprawia, że ciężkie statolity przemieszczają się i uciskają określoną strukturę w komórce, dając roślinie znać, w którym kierunku powinna rosnąć.
Akcja i reakcja
Bodziec prowokujący do ruchu rośliny może mieć także charakter chemiczny. W liściach rosiczki (rodzaj Drosera), które pokrywają setki gruczołowych włosków zakończonych kleistą kropelką, sygnałem do nierównomiernego wzrostu są substancje organiczne wydzielane przez owada, który nieostrożnie przysiadł na liściu i przykleił się do lepkiej wydzieliny. W krótkim czasie przeciwległa strona liścia zaczyna intensywniej rosnąć, co powoduje zaginanie się jego blaszki i oklejanie ofiary. Jej ciało zostanie wkrótce strawione przez enzymy proteolityczne (rozkładające białka), również wydzielane przez włoski.
Rzadko ruchy liści czy pędów następują gwałtownie, choć i tu rośliny mogą nas zaskoczyć. Mimoza wstydliwa (Mimosa pudica), zwana inaczej czułkiem wstydliwym, należy do rodziny bobowatych – to krewniak fasoli i akacji. Pochodzi z tropikalnych obszarów Ameryki i jest rośliną roczną. Obecnie gatunek ten występuje powszechnie w wielu tropikalnych rejonach świata. Sławę mimozie przyniosła niebywała szybkość, z jaką potrafi składać liście w reakcji na dotyk. Nie jest to cecha unikatowa, ponieważ podobne reakcje można obserwować u wielu innych spokrewnionych gatunków, lecz fakt, że mimoza potrafi zareagować już w ułamku sekundy po wystąpieniu bodźca, czyni ją rekordzistką. Ruch umożliwiają specjalne poduszeczki umiejscowione u nasady ogonka liściowego oraz poszczególnych członów blaszki liścia. Dzięki szybkim zmianom ich turgoru (czyli ciśnienia wewnątrzkomórkowego) części liścia zaczynają się składać już nawet po 0,08 sekundy od momentu, w którym zadziałał sygnał. Tak szybkie przewodzenie sygnałów jest możliwe dzięki zmianom potencjału elektrycznego komórek poduszeczki, co powoduje wydzielanie wody do przestrzeni międzykomórkowych. W efekcie komórki tracą jędrność, a liść zaczyna się składać – jego ponowne „napompowanie” trwa zwykle 15–20 minut.
Zmiany turgoru stoją także za gwałtownym składaniem się liści innej słynnej rośliny owadożernej – muchołówki amerykańskiej (Dionaea muscipula). Jej paściowe blaszki liściowe zbudowane są z dwóch połówek składających się wzdłuż nerwu głównego. Sygnałem do gwałtownego zatrzaśnięcia się pułapki jest podrażnienie znajdujących się na powierzchni liścia szczecinek (z reguły 2–4). Co ciekawe, aby mechanizm został uruchomiony, szczecinki muszą zostać dotknięte co najmniej dwukrotnie w czasie kilkunastu, kilkudziesięciu sekund. Zapobiega to przypadkowemu zatrzaśnięciu pułapki przez spadające krople deszczu albo np. liść. Podobny mechanizm powoduje składanie się pręcików berberysu (rodzaj Berberis) ku znamieniu słupka pod naciskiem owada przysiadającego na kwiecie. Celem tego ruchu jest umieszczenie ziaren pyłku na ciele zwierzęcia. Niejako odwrotnie przebiega ruch znamion w kwiatach kroplika (rodzaj Mimulus) czy surmii (rodzaj Catalpa), które zaginając się do wnętrza kwiatu, mogą efektywnie zebrać pyłek z przylatującego owada – zapylacza.
Zasadniczo ruchy związane ze zmianą turgoru są odwracalne – liście mimozy na powrót się rozkładają, a pułapki muchołówki otwierają się. Jednak w przypadku zmian związanych z dojrzewaniem pewnych nasion i owoców dochodzi do wykształcenia napięcia w tkankach lub pomiędzy nimi, w wyniku czego po przekroczeniu punktu krytycznego następuje gwałtowne, niemal eksplozywne uwolnienie ciśnienia. Efektem jest odstrzelenie części owocu (np. u niecierpków) albo całej dużej jagody – jak u oślego ogórka (Ecballium elaterium), zwanego także tryskawcem. W tym ostatnim przypadku cała akcja przypomina otwarcie butelki szampana – odlatujący niczym korek owoc ciągnie za sobą sznur nasion.
Na koniec naszej opowieści o ruchach roślin trzeba bezwzględnie wspomnieć o ruchomych komórkach w ich organizmach – tych budujących aparaty szparkowe. Rolą aparatów szparkowych jest regulowanie wymiany gazowej roślin, przy okazji której może też następować znacząca utrata wody z liści i pędów. Oznacza to, że ruch aparatów szparkowych musi podlegać ścisłej kontroli i jest podporządkowany sygnałom świetlnym, chemicznym (stężeniu CO₂) lub wiąże się z deficytem wody – kiedy roślina zaczyna ją tracić, aparaty szparkowe szybko się zamykają. To dzięki sprawności tych komórek przebiega fotosynteza, a rośliny nie są narażone na wyschnięcie.
Czytaj również:
