A fák titkos éjszakai élete

Az állatokat a mozgás képessége különbözteti meg a növényektől. Vagy mégsem?

A növények mozgása mindig is ámulatba ejtette az embereket. Ez nem csoda, hiszen klasszikus értelemben épp a mozgás képessége különböztette meg a korai kultúrákban élő, tudományokkal nem foglalkozó emberek számára a növényeket és az állatokat. E dichotómia szerint a növények a mozogni nem képes élőlények. Sok laikus mind a mai napig növényeknek véli a helyhez kötött szivacsokat és a csalánozó állatokat, de a gombákat is. Pedig már az időszámításunk előtti 4. században leírta Androsztenész, Nagy Sándor írnoka a tamariskafa (vagy tamariszkusz) leveleinek alvómozgását, ezzel megkérdőjelezve azt, hogy a mozgás csak az állatok sajátossága lehet.

Noha a növények valóban nem képesek aktív helyváltoztató mozgásra, arra számos példát találunk, hogy helyzetüket időről időre megváltoztatják, a külső környezeti körülményekhez igazodva. Bár egy-két példát erre mindenki tud említeni (például a nap után forduló napraforgót vagy az érintésre leveleit összezáró mimózát), kevesen sejtik, hogy ez a jelenség mennyire elterjedt a növények között. Ennek sok praktikus oka van. A növényi mozgások sokszor a napszakok váltakozásához igazodnak, és általában az alkonyati illetve a napfelkeltét megelőző félhomályban a legaktívabbak. És persze általában nagyon lassúak, bár kivételek is vannak. A mimóza gyorsan becsukja leveleit, a Vénusz légycsapója nevű húsevő növény pedig szó szerint egy szempillantás alatt csapdába ejti az érzékszőreihez érő rovarokat.

Növényélettani laboratóriumokban tartott, lágyszárú, cserepes növényeknél a napi ritmusú levélmozgások jelensége már évtizedek óta ismert. De még ezek vizsgálatát is számos, mindeddig alig áthidalhatónak hitt technikai akadály hátráltatta. Mivel a növények adott pillanatban felvett pozícióját fényképezéssel dokumentálták, az éjszakai viselkedés megfigyeléséhez óhatatlanul vakuval kellett megvilágítani a növényt. Ez a fény azonban megzavarta a növény természetes mozgását, így szinte lehetetlenné vált a fény hatására és a belső biológiai óra „ketyegéséhez” igazított mozgások elkülönítése.

Ilyen előzmények után nincs semmi csodálkoznivaló azon, hogy a magyar részvétellel végzett kutatóprogram felfedezései világszerte szenzációt keltettek. Különösen, hogy nem lágyszárú növénykékről, hanem merevnek és stabilnak gondolt fákról szól.

– A mozgó fák témája mindenki fantáziáját megfogja. Valahol azt mondhatjuk, hogy a fák is olyanok, mint mi, hiszen nagyon emberi tulajdonság az éjjeli és a nappali aktivitás változtatása – mondja Zlinszky András, az MTA Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézet kutatója, a kutatócsoport tagja. – De tudományosan is nagy jelentősége van. Talán kissé túlzó a hasonlat, de e kutatás módszertani jelentősége ahhoz hasonlítható, mint amikor Galilei először belenézett a távcsövébe. Elkezdtük egy új eszközzel vizsgálni a világot, új, soha nem látott jelenségeket tapasztaltunk, és lehetőségünk nyílt rengeteg újabb kérdés feltételére.

Ez az új eszköz az infravörös lézerrel működő szkenner. Kistestvéreit bárki megvásárolhatja az OBI-ban, ezek a zollstockot helyettesítő lézeres távolságmérők. Főként építészeti, földmérési célokra alkalmazzák a technológiát, hiszen a szkenner által kibocsájtott, majd a tereptárgyakról visszaverődő lézerfény visszaérkezésének késéséből nagyon nagy, milliméteres pontossággal lehet távolságot meghatározni. Használják bizonytalan vulkánok felületének monitorozására (hiszen a kitörést általában a felszín szabad szemmel gyakorlatilag láthatatlan mértékű deformációja előzi meg), és épületek, műemlékek statikai feltérképezésére is. A biológiában mindeddig csak légi szkenneléshez használták. Ilyenkor egy repülőgépre vagy helikopterre rögzített és lefelé irányított műszerrel szisztematikusan átrepülnek a beolvasni kívánt terület minden pontja fölött, majd a számítógép e pixelszerű távolságadatokból térbeli modellt generál.

– Mi a földön felállított lézerszkennerrel tapogattuk le a fákat, naponta több alkalommal. A fák és az időpont tudatos megválasztásával (és nem kis szerencsével) sikerült úgy mérnünk, hogy nem volt szél vagy harmat, így a levelek, ágak elmozdulása a fák saját mozgásának volt tulajdonítható. Az ágak nagyjából tíz centimétert emelkednek és süllyednek – folytatja a biológus. – Az állványra állított műszer automatikusan, nagyon kis szögelfordulásokkal végigszkenneli a körötte lévő félgömb alakú teret. Mivel a lézer fénysebességgel halad, egy-egy mérés nanoszekundumokig tart, tehát néhány perc alatt fel lehet venni az általunk használt 700 millió mérési pontot.

Ebben a vizsgálatban csak a fák egyik oldalát szkennelték, közben nem változtattak a műszer pozícióján. Hasonló szkenneléssel sok más információ is gyűjthető a növényekről. Igazából kezdetben teljesen más célból indult a kutatássorozat. A kollaboráció finn tagjai a sok millió mérési pontban nemcsak távolságadatokat mértek, de a levelekről visszaverődő fény spektrumát is. Minthogy a növények a napfény bizonyos hullámhosszú összetevőinek elnyelésével állítanak elő cukrot, így a leveleikről kibocsájtott fény vizsgálatával következtetni lehet a sejtjeikben végbemenő élettani folyamatokra. Csakhogy a kutatók meglepetten tapasztalták, hogy a megismételt mérések alkalmával a fák ágai nem voltak fedésben egymással. Magyarul időközben elmozdultak. Ez persze szöget ütött a fejükbe, és változtatva eredeti kérdéseiket, azonnal ráálltak e jelenség vizsgálatára.

A fák teljes szervezetét érintő élettani változásokról – pláne az éjszakai folyamatokról – meglepően keveset tudunk. Ennek oka, hogy a növényélettan hagyományosan sejt- és molekuláris szinten vizsgálódik. A növények sejtjei ugyanis egymástól sokkal függetlenebbek, mint az állatokéi. A legtöbb életműködés színtere a sejtek belseje. A fák pedig már csak méretük okán sem a legegyszerűbben kezelhető kísérleti objektumok. Gyakorlatilag megvalósíthatatlan, hogy egész fákat befogadni képes, ellenőrzött klímájú, levegőjű laboratóriumokat építsünk, a szabadon álló fák vizsgálatát pedig mindig számos véletlen körülmény befolyásolhatja. De természetesen ez nem jelenti azt, hogy nem kell törekedni a minél ellenőrzöttebb körülményekre.

Annyi bizonyos, hogy – hasonlóan a legtöbb növényi mozgáshoz – a fák ágainak napi ritmusban ismétlődő hajlongása a vízháztartással függ össze (a vízzel teli sejtek megduzzadnak, a részlegesen kiszáradók összetöpörödnek). Az azonban kérdéses, hogy a mozgás csak a vízcsere szükségszerű velejárója vagy fontos szerepet tölt be a növény túlélésében. A kutató teóriája szerint ez utóbbi igaz, a mozgás a párologtatás szabályozásában segít. Az összehúzódó fák talán kevesebbet párologtatnak, mint a kitárulkozók.

– Az első közleményünk megjelenése óta tovább kutattunk, és egy újabb kísérletben faiskolai csemetéket szkenneltünk – tájékoztat Zlinszky András. Minthogy azonban ezeket az eredményeket még nem közölték tudományos szaklapokban, érezhetően próbál minél kevesebb részletet elárulni. – Sok fajt hasonlítottunk össze, és úgy tűnik, hogy az éjszakai mozgás jelensége nem olyan általános a fák között, mint azt elsőre gondoltuk. A vizsgált fafajok közül az akác és a nyír bizonyult a legmozgékonyabbnak.