Když se řekne rostlina, většinou si představíme stacionární, pevně zakořeněný organismus. Pravda je ale taková, že rostliny jsou neustále v pohybu – reagují například na světlo, gravitaci či na své okolí. Nová studie odhaluje, jak slunečnice využívají jemné pohyby (označované jako cirkumnutace), aby optimalizovaly svůj růst a přístup ke světlu, zvláště když jsou zasazené blízko sebe.
Vědci z University of Colorado Boulder a Tel Aviv University se zaměřili na chování slunečnic, které rostou blízko sebe. Zjistili, že přirozené pohyby těchto rostlin, které připomínají pomalý tanec, jim pomáhají uspořádat se do určitého vzoru. Tento vzor minimalizuje vzájemné stínění mezi jednotlivými rostlinami, což umožňuje slunečnicím získat co nejvíce více světla pro fotosyntézu.
Slunečnice nejsou pasivní rostliny
Plyne z toho, že slunečnice nejsou jen pasivními rostlinami, které čekají na slunce. Ve skutečnosti aktivně spolupracují a pohybují se tak, aby si zajistily co nejlepší podmínky pro růst. Tento proces je fascinujícím příkladem toho, jak rostliny mohou vykazovat pokročilé a účelné chování, které jim pomáhá přežít a prosperovat.
Vědci vědí o cirkumnutaci rostlin už celá staletí, ale její účel byl dlouho záhadou. „U popínavých rostlin je jasné, že tento pohyb slouží k hledání opory, na kterou se mohou přichytit. Ale u jiných rostlin, jako jsou právě slunečnice, nebylo dlouho zřejmé, zda jde o nějakou chybu nebo účelný mechanismus,“ říká Yasmine Meroz z Tel Aviv University.
Jedním z důležitých chování rostlin je snaha vyhnout se stínu. Když rostliny zaznamenají sníženou intenzitu červeného světla, což může být způsobeno stíněním sousedními rostlinami, dokážou upravit svůj růst tak, aby dosáhly na oblasti s větším množstvím světla. Dřívější výzkum ukázal, že se slunečnice rostoucí v hustých řadách samy organizují do vzoru, který zvyšuje jejich expozici světlu a tím i produkci semen.
Mechanismy, které stojí za touto schopností rostlin se samovolně organizovat, nebyly dosud plně pochopeny. Vědci se domnívali, že cirkumnutace – jemné pohyby stonků rostlin – by mohly hrát klíčovou roli tím, že do systému vnášejí užitečnou míru náhodnosti.
Jak probíhal výzkum
Meroz a její kolegové pěstovali v kontrolovaných podmínkách v interiéru slunečnice v hustých řadách a po dobu deseti dnů sledovali jejich pohyby. Pomocí časosběrného videa zachytili pohyby jednotlivých rostlin a skupin pěti rostlin uspořádaných v řadě.
Poté vědci vytvořili počítačový model, který pohyby rostlin analyzoval a kvantifikoval. Model ukázal, že jak se slunečnice otáčely a kroutily, jejich růst se postupně optimalizoval tak, aby všechny rostliny dostávaly co nejvíce slunečního světla.
„Zdánlivě náhodný pohyb se může zdát nelogický,“ říká Orit Peleg z University of Colorado. „Ale v tomto případě je tato náhodnost klíčová, protože pomáhá rostlinám dosáhnout optimálnějšího uspořádání.“ Jakmile slunečnice dosáhnou požadované konfigurace, ve které každá z nich dostává dostatek světla, jejich pohyb se výrazně sníží.
Mnoho rostlin prochází cirkumnutacemi podobnými těm, které vidíme u slunečnic. Podle Meroz to naznačuje, že všechny rostliny mohou být schopné optimalizovat svůj růst podle okolních podmínek. „Tyto cirkumnutace mohou být způsobem, jak rostliny zkoumají své prostředí a porovnávají signály z různých míst, aby našly nejlepší růstovou strategii – což je docela fascinující, protože obvykle o rostlinách nepřemýšlíme jako o něčem, co se dokáže orientovat nebo dělat něco chytrého,“ říká.
Výsledky studie
Slunečnice tedy provádějí různé druhy pohybů – některé malé, jiné větší – což jim umožňuje najít nejlepší způsob uspořádání. Toto široké spektrum pohybů je důležité pro dosažení optimálního růstu. Díky různorodým pohybům se slunečnice dokážou uspořádat tak, aby všechny měly dostatek světla.
Výsledky studie vyznívají vcelku jednoznačně, nicméně je nutné vzít v úvahu, že se jednalo o slunečnice pěstované v kontrolovaných podmínkách. To znamená, že výsledky nemusí platit stejně pro všechny rostliny nebo přirozené prostředí. Kromě toho je počítačový model zjednodušeným zobrazením a nezahrnuje všechny složitosti skutečného růstu a interakce rostlin.
Dosavadní výsledky vědeckého bádání byly 15. srpna publikovány v odborném časopise Physical Review X. Toto prestižní vědecké periodikum se zaměřuje na publikaci výsledků výzkumů v oblasti fyziky. Přísné recenzní řízení zajišťuje vysokou kvalitu publikovaných studií.
Zdroje: journals.aps.org, newscientist.com, studyfinds.org.