Liście zrzucać czy zatrzymać? Zapraszamy na botaniczny show!

Skip links

Liście zrzucać czy zatrzymać? Zapraszamy na botaniczny show!

Udostępnij

Oderwij się na chwilę od komputera i wyjrzyj za okno. Trwa tam coroczny spektakl pod tytułem „Polska złota jesień”. To choreografia stworzona przez wiatr, pełna wirujących liści w widowiskowych kreacjach. A wszystko to obserwowane w ciepłym świetle październikowego Słońca jest preludium jesiennej słoty i chłodu nadchodzącej zimy. Skąd jednak pomysł by przed nadchodzącym zimowym kryzysem lekką ręką trwonić liściaste zasoby?


Piszemy dla Was    Małopolskie Centrum Nauki COGITEON


Niedobory powodują zamknięcie fabryki…

Aby zrozumieć jesienny spektakl przyjrzyjmy się, jak rośliny funkcjonują na co dzień.

Możesz wierzyć lub nie, ale rośliny są fanami słodyczy, ściśle mówiąc cukrów, a dokładnie… glukozy. Glukoza to właśnie ten „pokarm”, który rośliny jako organizmy samożywne potrafią sobie same wytworzyć.

Jak to zwykle z przygotowywaniem posiłków bywa, żeby zrobić obiad potrzebne są składniki – w przypadku roślin to woda i powszechnie występujący w powietrzu dwutlenek węgla. Poza składnikami potrzebna jest kuchenka. Rośliny korzystają z kuchni słonecznej – rozpędzone cząstki światła – fotony, lecące prosto ze Słońca, wyłapywane są przez anteny chlorofilu. Chlorofil znajdziemy w komórkach roślinnych, gdzie czeka na słoneczną kąpiel upakowany w okrągławe ciałka zieleni (chloroplasty). Zorganizowane w tak zwane fotosystemy cząsteczki chlorofilu zbierają słoneczną energię, która powoduje uwolnienie elektronów napędzających skomplikowaną maszynerię produkcji glukozy.


O fotosyntezie będziemy opowiadać już w siedzibie Cogiteonu.
W tym celu budujemy specjalny eksponat, który pozwoli prześledzić drogę prowadzącą do wytworzenia glukozy w roślinie.


Rośliny produkują więc cukier i choć nazwanie ich cukrowniami lub fabrykami to lekka przesada, o tyle niektóre prawa rynku faktycznie stosują się tak do fotosyntezy, jak i przemysłu. Na przykład braki w dostawach energii wpływają na produkcję.

Jesienią energii słonecznej mamy coraz mniej, dzień staje się coraz krótszy, dla roślin to jeden z sygnałów by „zastanowić się” nad sensem ciągłej produkcji cukru. Czy warto inwestować w utrzymanie zielonych liści, jeśli ograniczono dostawy energii? Co będzie bardziej opłacalne – pozbycie się szeleszczącego balastu, który przecież też trzeba utrzymywać, pielęgnować, konserwować czy przetrzymanie go do przyszłego roku? Odpowiedzi na te pytania wcale nie są oczywiste!


Ciekawe? Zobacz także: Krótko i węzłowato. My i woda na Ziemi, cz. 1


Oszczędność i spryt zimozielonych

Weźmy na przykład takie rośliny zimozielone – zamiast zmieniać co roku liściastą kreację, przetrzymują liście (tak, igły to również liście), by powtórnie wykorzystać je w kolejnych latach. Jak pięknie ich strategia wpisuje się we współczesny ekologiczny (i ekonomiczny) trend „nie wyrzucaj”! Oczywiście ich liście w końcu są wymieniane, jednak zanim tak się stanie służą przez kilka sezonów. W przypadku drzew iglastych, które w polskich warunkach zwykle kojarzymy jako rośliny zimozielone, pozostawienie igieł związane jest z ograniczaniem procesu fotosyntezy i oszczędzaniem wody. Ta iglasta racjonalność polega na tym, że rośliny te nie muszą co roku inwestować w produkcję nowych liści.

W polskiej florze funkcjonują też rośliny, dla których najważniejszym zasobem jest… czas. Żyją one w wyjątkowo trudnych, górskich warunkach – ich liście są sztywne, czasem skórzaste, dość grube lub owłosione. Do takich roślin należą np. rozchodniki, skalnice, rogownice albo kuklik górski. Zwykle w zimowych miesiącach, ukryte pod warstwą śniegu nie są w stanie przeprowadzać fotosyntezy. Za to, gdy tylko śnieg stopnieje, są już przygotowane do łapania pierwszych promieni wiosennego słońca. Roślina nie musi czekać na rozwój nowych liści, od razu jest w stanie wytwarzać pokarm. To ważne, w końcu w górach śnieg może leżeć jeszcze w lipcu, a zima może zaczynać się bardzo wcześnie. Czasem więc roślina ma nie więcej niż dwa miesiące na wydanie kwiatów, owoców i nasion.

Jedną z bardziej znanych roślin zimozielonych jest popularny bluszcz (Hedera helix). Fot. Ardfern/CC BY-SA

Ciekawe? Zobacz także: Nauka&hobby: obserwacje jesiennej przyrody


Lekkomyślna rozrzutność?

Pozostałe rośliny obrały inną drogę.  Wydawać by się mogło, że to strategia lekkomyślnej rozrzutności. Tymczasem to chłodne ewolucyjne kalkulacje spowodowały, że korzystniejsze w ich przypadku jest pozbycie się liści, gdy te przestają być potrzebne.

Nieprzystosowane do oszczędzania liście to wielka powierzchnia parowania wody. W trakcie zimy ten proces mógłby roślinę osłabić. Z zamarzniętej ziemi trudno pobierać wystarczająco wydajnie wodę i potrzebne substancje. Podobnie też leniwa, zimowa fotosynteza nie zapewni dostatecznych zasobów cukru.

Może lepiej przeczekać ten niesprzyjający okres? Wartościowe substancje odżywcze zgromadzone w tkankach pozwolą na wiosenny rozruch, najcenniejsze składniki liści, np. magnez można przed zimą wycofać z liści i zmagazynować w innych częściach rośliny. Każda cząsteczka chlorofilu zawiera jeden atom tego pierwiastka.

Nieprzydatny więc w zimie chlorofil jest rozkładany, zieleń znika, ustępując miejsca pozostałym barwnikom. Te barwniki, na przykład karotenoidy, obecne są w teatrze liści cały czas, jednak zwykle skrywają się za chlorofilową kurtyną. Jesienią, gdy chlorofil zanika, maja wreszcie szanse zaprezentować się publiczności. To one odpowiadają za kolorystyczne kreacje liści w palecie od żółci i czerwieni aż do brązów (karotenoidy również nadają kolor np. marchewce). Są substancjami pomagającymi w procesie fotosyntezy (potrafią działać podobnie do chlorofilu, przejmując energię słonecznych fotonów). Drugim, równie ważnym zadaniem karotenoidów jest ochrona rośliny przed zniszczeniami jakie może powodować nadmierne promieniowanie słoneczne. Karotenoidy pochłaniają niebieskie i fioletowe promieniowanie światła widzialnego, które może doprowadzać do fotooksydacji, czyli chemicznej reakcji utleniania spowodowanej przez światło. W ten sposób w roślinie powstają formy tlenu, które mogą uszkadzać związki chemiczne obecne w komórkach. To również one są odpowiedzialne za to, że w przypadku niektórych gatunków młode, najwrażliwsze liście mają kolor czerwono-pomarańczowy.

Obecność karotenoidów w pożywieniu flamingów wpływa na czerwonawe zabarwienie ich piór.

Innymi barwnikami odpowiadającymi za czerwone jesienne barwy są antocyjany. One faktycznie pojawiają się dopiero po rozkładzie chlorofilu, w przeciwieństwie do karotenoidów ich produkcja rozpoczyna się jesienią. To interesujące związki chemiczne, które sygnalizują zwierzętom drogę do pyłku w kwiatach lub dojrzałość owoców. Jak to możliwe?

Być może obserwowaliście kiedyś dojrzewanie jeżyn: najpierw są zielone – owoc dojrzewa, rośnie, podobnie jak nasiona w nim zamknięte. Jeszcze nie jest gotowy do zjedzenia oraz wędrówki przez przewód pokarmowy zwierzęcia i wreszcie – rozsiania nasion. Potem jest czerwonawy – już prawie, prawie, ale potrzeba jeszcze trochę czasu. Aż w końcu dorodny owoc stroi się w fiolet! Gotowe – można jeść! Tak właśnie działają antocyjany – ich kolor potrafi się zmieniać w zależności od odczynu (pH) środowiska: w kwaśnym są czerwone, w zasadowym – niebieskie lub fioletowe. Za czerwony kolor jesiennych liści często odpowiadają właśnie antocyjany rozpuszczone w soku komórkowym. Niektóre badania sugerują, że ten jesienny czerwony kolor ma odstraszać owady – szkodniki drzew, które w tym czasie szukają miejsca na złożenie jaj.

  * * *

Wygląda więc na to, że jesienny spektakl to przede wszystkim efekt uboczny skrupulatnych kalkulacji roślinnych fabryk. Przesuwają one, cenne zasoby tam, gdzie wciąż mogą być wykorzystane i pozbywają się tanich, zużywalnych liści dla ochrony cenniejszych organów zapewniających długowieczność. Istnieją hipotezy, które jesienne kolory liści wiążą z konkretniejszymi funkcjonalnościami. Być może rośliny sygnalizują wtedy jaskrawym kolorem, że na nich lub pod nimi znaleźć można pożywne (i zaopatrzone w nasiona) owoce? A może zwyczajnie ostrzegają, sygnalizując potencjalnym roślinożercom obecność chemicznej ochrony w najbardziej newralgicznym okresie roślinnego sezonu wegetacyjnego?

A może zapomnieć na moment o kompromisach, hipotezach i przypuszczeniach – zwyczajnie rzucić się w sterty złotych liści. W końcu pozostaną pięknie niezależnie od tego, który scenariusz ich złocistej jaskrawości potwierdzi nauka.


Ciekawe? Zobacz także: Kiedy nasze ciało nie może się schłodzić! Upał, pot i temperatura mokrego termometru


Return to top of page
Przejdź do treści