Proč šťovík lesní skládá listy?

Svět rostlin se nám zdá nehybný. Ale pokud pozorně pozorujete rostliny, je snadné vidět, že tomu tak zdaleka není. Především rostou, a proto se zavazují růstové pohyby. Semeno fazolu zasazené do vlhké půdy začíná růst, zavrtává se do půdy svým ohnutým podděložným kolénem a vynáší na povrch dva děložní lístky. Zezelenají a zvětší se, pak se začnou tvořit pravé listy. Zhruba po měsíci rostlina vykvetla a po více než dvou měsících se na ní vytvořily plody – fazole.

Pomocí speciálního filmování můžete jasně vidět růstové pohyby rostlin. To, co se dělo během dne, před vámi za pár vteřin uběhne: před vašima očima rozkvétají poupata ovocných stromů, raší semena, sazenice si razí cestu v půdě, svíjejí se jako hadi. Obvykle jsou růstové pohyby velmi pomalé, a proto pro nás neviditelné. Ale bambusové výhonky rostou velmi rychle – v průměru o 0,6 mm za minutu. Plodnice některých hub rostou ještě rychleji. Například plodnice houby dictyophora naroste za minutu o 5 mm.

Listy pelargónie se otáčejí směrem ke světlu – to je fototropismus.

Mnoho nižších rostlin (houby a řasy) má mnohem větší pohyblivost než rostliny vyšší (mechy, kapradiny, jehličnany a kvetoucí rostliny). Například jednobuněčná řasa Chlamydomonas se pomocí dvou bičíků snadno přesune z neosvětlené strany akvária na osvětlenou. Pohybuje se také mnoho bakterií a zoospor (buňky používané k rozmnožování) mnoha řas a hub.

Ale vraťme se ke kvetoucím rostlinám. Již víme, že dělají aktivní pohyby spojené s růstovými procesy. Tyto růstové pohyby jsou dvou typů: tropismy a nasty.

Tropismy – jsou to pohyby způsobené jednostranným podrážděním rostliny nějakým vnějším faktorem: světlem, gravitací, chemikáliemi. Pokud jsou sazenice pšenice nebo ovsa umístěny na okenním parapetu, po chvíli se všechny otočí směrem ke světlu a budou vypadat jako česané jedním směrem. Tento fototropismus. Rostliny díky němu lépe využívají energii slunečních paprsků.

Proč stonek obvykle roste nahoru a kořen dolů? Ukazuje se, že stonek a kořen reagují na působení gravitace odlišně, a proto jejich pohyby jsou geotropismus – nasměrované různými směry. Stonek roste ve směru proti působení gravitace (negativní geotropismus) a kořen roste ve směru působení této síly (pozitivní geotropismus).

Při jasném slunečním světle se květenství pampelišek otvírají, jak ubývá světla, zavírají se – to je fotonastie.

Jakýkoli tropismus může být negativní nebo pozitivní. Pylová láčka pylového zrna naklíčeného na bliznu rostliny vlastního druhu roste rovně a dosahuje vajíčka (vajíčka). To je pozitivní chemotropismus. Pokud pylové zrno dosedne na bliznu květiny cizího druhu, trubice nejprve roste rovně a poté se ohýbá v opačném směru. To je negativní chemotropismus. V tomto případě brání oplodnění vajíčka ve vajíčku. Je zřejmé, že látky vylučované pestíkem rostliny vlastního druhu způsobují pozitivní chemotropismus a negativní chemotropismus cizího druhu.

Jak jsme viděli, tropismy hrají v životě rostliny velkou roli. Studium příčin tropismů zahájil velký anglický vědec Charles Darwin. Zjistil, že k vnímání podráždění dochází v místě růstu rostlin a k ohýbání dochází níže, v zóně prodlužování buněk. Darwin navrhl, že se v bodě růstu tvoří látka, která pak proudí do extenzní zóny, kde dochází k ohýbání. Tato myšlenka Darwina nebyla jeho současníkům jasná a byla ostře kritizována. Teprve ve 20. století. Experimentálně bylo prokázáno, že Darwin měl pravdu. Ukázalo se, že hormon heteroauxin, organická (beta-indolyloctová) kyselina, se tvoří ve špičkách (růstových čípcích) stonku a kořene. Vlivem osvětlení je heteroauxin v rostlině distribuován nerovnoměrně: na osvětlené straně je méně heteroauxinu a více na straně stínu. Heteroauxin způsobuje zvýšený metabolismus v cytoplazmě a tím podporuje intenzivnější růst rostlin, protože úzce souvisí s metabolismem. Proto stínová strana rostliny sílí a ohýbá se směrem ke světlu.

Oxalis, když je podrážděn, složí své listy a dělá kontrakční pohyby.

Pojďme se nyní seznámit s druhy rostlin. Nastia – jde o pohyby spojené s rozptýleným (difúzním) vlivem podmínek prostředí na rostliny. Nasty mohou být také pozitivní a negativní. Ráno se při jasném slunečním světle otevírají květenství (koše) pampelišek; S ubývajícím světlem se zavírají. Toto je příklad pozitivního fotonastii. Květy vonného tabáku se naopak otevírají večer s poklesem osvětlení. Toto je negativní fotonastie. Květy šafránu se zavírají, když teplota vzduchu klesne – toto termonastii. Nasty jsou také založeny na nerovnoměrném růstu. Roste-li horní strana okvětních lístků více, otevře se, roste-li spodní strana, zavírá se;

Některé rostliny se pohybují rychleji než růst. Jsou to např. kontraktilní pohyby listy plaché mimózy a šťovíku. Plachá mimóza, rostlina původem z Indie, při doteku rychle složí listy. Máme vlastní mimózu severní stydlivou – to je šťovík lesní (králičí zelí) rozšířený v našich lesích. V roce 1871 se profesor A.F. Batalia vracel do města v taxíku po venkovské procházce v okolí Petrohradu. Jel po velmi chvějící se dlážděné ulici a najednou si všiml, že šťovík, který nasbíral, složil listy. Tak byla objevena úžasná vlastnost této rostliny skládat listy pod vlivem podráždění. Šťavel skládá listy večer a při zatažené obloze se tak děje většinou o hodinu dříve než za jasného počasí. Při sledování šťovíku lesního v lese uvidíte, že jeho listy jsou složené tam, kde na ně dopadá záře slunce. To znamená, že šťovík složí listy nejen ze tmy, ale i ze silného světla. Pokud je šťavel rostoucí v talíři nebo podšálku vystaven silnému slunečnímu záření, složí své listy před našima očima během 3-5 minut. Pokud ji pak umístíte do stínu, neotevře listy brzy, ale po 40-50 minutách.

Proč závisí pohyby listů stydlivé mimózy nebo poněkud pomalejší pohyby listů šťovíku lesního? Mechanismus těchto pohybů je spojen se speciálními kontraktilními proteiny, které se při podráždění stahují. Když se stahují, energie generovaná během procesu dýchání je plýtvána. V rostlině se hromadí ve formě energeticky bohaté sloučeniny fosforu, kyseliny adenosintrifosforečné (ATP), vázané na kontraktilní proteiny. Při podráždění speciální enzym rozkládá ATP, rozpadá se jeho spojení s kontraktilními proteiny a uvolňuje se energie obsažená v ATP. Vynakládá se na redukci bílkovin – listy se skládají. Po určité době se při procesu dýchání opět tvoří ATP a obnovuje se jeho spojení s kontraktilními proteiny – otevírají se listy rostliny. To je důvod, proč se listy šťovíku po podráždění silným světlem okamžitě nenarovnávají.

Skládání listů u stydlivé mimózy a šťovíku je tedy spojeno nejen se změnami prostředí, ale také s vnitřními faktory, a zejména s procesem dýchání. Již jsme si všimli, že šťovík lesní skládá listy večer, když se začíná stmívat. Otevírá je nikoli s prvními slunečními paprsky, ale v noci, v naprosté tmě, kdy se v jeho buňkách během procesu dýchání nahromadí dostatek ATP, takže se spojení mezi ATP a kontraktilními proteiny obnoví.

Pozorování šťovíku lesního v přírodě přineslo další překvapení. V létě se mezi rostlinami šťovíku lesního s otevřenými listy občas v lese našlo několik exemplářů se složenými listy. Ukázalo se, že tyto rostliny kvetly, i když jejich kvetení bylo navenek nepostřehnutelné, protože šťovík v létě na rozdíl od jarního kvetení tvoří nenápadné, neotevřené květy. Je zřejmé, že během kvetení šťovík tráví spoustu látek na tvorbu květů a nemá dostatek energie na otevření listů.

Kontraktilní pohyby u rostlin a zvířat jsou založeny na společných příčinách. Svědčí o tom jejich podobné reakce na podráždění. Mimosa a šťovík, stejně jako zvířata, mají latentní dobu podráždění, která je 0,1 s. Při delším podráždění se u mimózy projevují příznaky únavy a latentní doba podráždění se prodlužuje na 0,14 s.