Jednostavno rečeno
Drvo ne raste samo prema svjetlu i pod uticajem gravitacije: ono prati i vlastiti oblik. Kada se stablo savije, može promijeniti mjesto na kojem nastaje novo drvo i tako polako povući deblo u uspravniji položaj. Ovo otkriće moglo bi pomoći naučnicima da bolje razumiju kako drveće podnosi savijanje i kako se može poboljšati kvalitet drveta i poljoprivrednih kultura.
Signali iz okoline i osjećaj položaja iznutra
Biljke se tokom rasta oslanjaju na različite signale. Gravitacija im pruža informaciju o smjeru, a svjetlost pokazuje s koje strane dolazi. Osim toga, biljke mogu pratiti oblik i položaj svojih stabljika. Ta sposobnost naziva se propriocepcija, odnosno unutrašnji osjećaj položaja tijela. Po svojoj općoj funkciji podsjeća na to kako životinja zna gdje su joj udovi i bez gledanja u njih, ali to ne znači da biljka ima nervni sistem ili osjeća na isti način kao životinja.
Istraživači su željeli utvrditi može li oblik stabljike sam po sebi usmjeravati rast, nezavisno od svjetlosti i gravitacije. Kada se drvo savije, njegov odgovor može biti povezan s tim vanjskim faktorima, pa je teško ustanoviti koliko na promjenu utiče to što biljka prati vlastiti oblik. Zato je bilo potrebno osmisliti eksperiment kojim bi se smanjio uticaj uobičajenih signala o smjeru i ispitao učinak oblika debla.
Studija se nadovezala na rad istraživača, među kojima je bio i tim povezan s francuskim institutom INRAE, a rezultati su objavljeni u časopisu Science. U radu se objašnjava kako se osjećaj položaja biljke može povezati s promjenama u drvetu koje nastaje tokom rasta. Istraživanje se tako ne zaustavlja na opisu savijanja stabljike ili njenog vraćanja prema uspravnom položaju.
Eksperiment koji izdvaja uticaj oblika debla
Istraživači su počeli s mladim stablima topole koja su položili vodoravno. Dok su rasla, njihove stabljike postepeno su se savijale prema gore, nastojeći ponovo usmjeriti vrhove prema uspravnom položaju. Nakon otprilike deset dana, kada je savijanje postalo jasno vidljivo, stabla su premještena u eksperimentalni uređaj osmišljen tako da se oslabi njihov oslonac na uobičajene signale o smjeru.
Stabla su postavljena na vodoravnu platformu koja se okretala oko svoje ose, unutar kugle u koju je svjetlost dopirala ravnomjerno sa svih strana. Okretanje platforme sprečavalo je gravitaciju da stalno upućuje na jednu stranu, dok je ravnomjerno osvjetljenje umanjilo uticaj smjera svjetlosti. Cilj nije bio da se drvo potpuno odvoji od okoline, već da se smanje vanjski signali koji bi mogli otežati ispitivanje reakcije na vlastiti oblik.
Nakon premještanja u uređaj, stabljike nisu zadržale oblik koji su prethodno dobile. Tokom narednih sedmica postepeno su se ispravljale, sve dok debla ponovo nisu postala gotovo uspravna. Tu promjenu bilo je teško objasniti uobičajenim uticajem smjera svjetlosti ili stalnim signalom gravitacije u uslovima eksperimenta. Tako se nametnulo preciznije pitanje: šta se promijenilo u stabljici dok se vraćala položaju bližem uspravnom?
Drvo koje stvara silu zatezanja
Da bi razumjeli šta se dogodilo, istraživači su pregledali drvo nastalo tokom rasta. Posebno su se usmjerili na takozvano zatezno drvo, specijalizovanu vrstu drveta koja se od uobičajenog razlikuje po tome što tokom nastajanja može stvarati silu povlačenja. Kada se razvije na jednoj strani stabljike, ta sila može uticati na smjer njenog savijanja, kao da ta strana vuče deblo prema sebi.
Na početku eksperimenta zatezno drvo stvaralo se na gornjoj strani vodoravnih stabljika i pomagalo im da se podignu. Međutim, nakon što su stabla smještena u uređaj, na toj strani prestalo je nastajanje zateznog drveta. Istovremeno se ista vrsta drveta počela razvijati na suprotnoj strani stabljike.
Ovo zapažanje pomaže objasniti zašto su se debla ispravljala. Novo drvo na drugoj strani stvara silu zatezanja u smjeru suprotnom od sile koju je stvaralo ranije nastalo drvo, pa njihovo djelovanje mijenja savijanje. Kako to tkivo nastavlja rasti, oblik stabljike postepeno se mijenja. To ne znači da se deblo pomjera poput životinjskog mišića: promjena je posljedica stvaranja i rasta drveta, a ne brzog stezanja.
Važno je što se, prema rezultatima eksperimenta, zatezno drvo ne pojavljuje uvijek na istoj strani stabljike. Može nastajati na dvjema suprotnim stranama, što omogućava promjenu smjera sile koja djeluje na deblo. Time se širi razumijevanje njegove uloge: ono nije samo način da se podigne nagnuta stabljika već i dio promjenjivog procesa koji može doprinijeti promjeni njenog položaja.
Od praćenja savijanja do usmjeravanja rasta
Nastajanje drveta složen je biološki proces koji počinje promjenama na nivou ćelija. Rezultati istraživanja ukazuju na to da je način na koji drvo prati oblik svoje stabljike povezan s usmjeravanjem mjesta na kojem se razvija zatezno drvo. U ovom slučaju, dakle, mjesto nastanka tog tkiva nije slučajno: mijenja se u skladu s potrebom da se položaj koriguje.
Proces se može zamisliti kao niz povezanih koraka: promijeni se oblik stabljike, informacije o njenom položaju utiču na usmjeravanje rasta, a zatim nastalo drvo stvara silu koja mijenja savijanje. Kada se i oblik debla promijeni, mijenjaju se i uslovi na koje drvo reaguje. Veza između praćenja položaja i odgovora koji nastaje rastom tkiva ukazuje na to da biljka usklađuje unutrašnje informacije s fizičkim promjenama.
Ipak, važno je ne pripisivati ovom objašnjenju više nego što dokazi pokazuju. Studija se bavi sposobnošću biljke da prati vlastiti položaj i da na njega reaguje; ona ne dokazuje da drveće razmišlja ili osjeća u ljudskom smislu. Riječ je o biološkim mehanizmima koji primaju informacije o obliku stabljike i utiču na rast, a koji ne moraju u potpunosti zavisiti od smjera svjetlosti ili gravitacije.
Nova slika uloge zateznog drveta
Ranije se uloga zateznog drveta uglavnom povezivala s gornjom stranom stabljike, gdje ono pomaže da se stabljika povuče prema gore. To se naročito jasno vidi kod drveća koje raste na planinskim padinama: deblo se pri dnu može saviti, dok gornji dio nastavlja rasti u smjeru bližem uspravnom. U takvim slučajevima zatezno drvo posmatra se kao sredstvo kojim drvo nastoji vratiti svoj položaj.
Rezultati istraživanja na topolama dodaju još jednu važnu dimenziju: nastajanje drveta može prestati na jednoj strani, a početi na suprotnoj kada se promijeni reakcija stabla. Zato više nije riječ samo o povlačenju debla prema gore, već i o sposobnosti tkiva da stvara sile u suprotnim smjerovima, zavisno od toga gdje se nalazi. Samo u funkcionalnom smislu to podsjeća na djelovanje suprotstavljenih sila koje pomažu u održavanju položaja; zatezno drvo time ne postaje mišić u anatomskom smislu.
Bruno Moulia, direktor istraživanja u INRAE-u i jedan od naučnika povezanih sa studijom, smatra da rezultati otkrivaju usku povezanost između praćenja položaja drveta i odgovora njegovih drvenastih tkiva. Također je istakao da nedovoljna usklađenost različitih faza nastajanja zateznog drveta može dovesti do nakupljanja unutrašnjih naprezanja i uticati na svojstva drveta. Otkriće zato ne pomaže samo u objašnjavanju savijanja debla već skreće pažnju i na važnost toga kada i gdje drvo raste.
Šta rezultati mogu značiti za šume i poljoprivredu?
Drveće u prirodi izloženo je poremećajima koji mogu promijeniti njegov položaj, kao što su snažne oluje i klizišta. Sposobnost prilagođavanja oblika stabljike mogla bi biti korisna u takvim okolnostima, jer drvo ne raste uvijek u nepromjenjivim uslovima. Kako raste interes za uticaj ekstremnih klimatskih prilika na šume, razumijevanje načina na koji drvo vraća svoj položaj postaje dio istraživanja njegove otpornosti i prilagođavanja. Ipak, ova studija sama ne pokazuje koliko bi taj mehanizam pomogao u suočavanju sa svakom vrstom poremećaja.
Nova saznanja mogla bi se primijeniti i pri izboru i uzgoju drveća. Ako naučnici uspiju prepoznati biljke koje bolje usklađuju svoj rast i uspješnije ispravljaju položaj, to bi moglo pomoći u odabiru vrsta ili sorti koje češće razvijaju ravnija debla. Takva osobina važna je za proizvodnju drveta, jer deformacije i unutrašnja naprezanja koja nastaju zbog neusklađenog rasta mogu uticati na njegov kvalitet.
Ova tema važna je i za poljoprivredne kulture, naročito žitarice koje se mogu saviti ili poleći prije žetve. Ta pojava naziva se polijeganje i može dovesti do gubitka prinosa kada biljke padnu pred kraj sezone rasta. Bolje razumijevanje načina na koji biljka kontroliše položaj stabljike pruža naučnu osnovu za istraživanje mogućih razlika među sortama. Međutim, pretvaranje tog znanja u usjeve manje podložne polijeganju zahtijeva dodatna istraživanja, a ova studija ne nudi gotovo rješenje za poljoprivrednike.
U šumarstvu kvalitet drveta i pravilan rast debla nisu osobine koje su odvojene od načina na koji nastaju biljna tkiva. Ravnoteža između stvaranja zateznog drveta na različitim stranama stabljike može uticati na jačinu unutrašnjih sila koje nastaju tokom promjene oblika. Bolje razumijevanje te ravnoteže moglo bi omogućiti preciznije proučavanje drveća koje se koristi za proizvodnju drveta i otvoriti nova pitanja o tome kako postići pravilan rast bez pretjeranog unutrašnjeg naprezanja.
Otkriće koje je povezalo različite naučne oblasti
Objašnjenje ove pojave nije proizašlo samo iz posmatranja drveća. Za njega je bilo potrebno osmisliti eksperiment koji umanjuje uticaj vanjskih signala, pratiti promjene oblika stabljika i pregledati strukturu koja se razvila u njima. Ovdje se vidi značaj saradnje različitih naučnih oblasti: istraživanje povezuje poznavanje rasta biljaka, mehaniku tkiva i metode mjerenja njihovih reakcija.
Felix Hartmann, istraživački inženjer u INRAE-u, naglasio je da su za ovakvo otkriće potrebne domišljate eksperimentalne ideje, mnogo vremena i upornosti, kao i udruživanje različitih znanja. Ovaj eksperiment pokazuje kako neuobičajen uređaj, poput platforme koja se okreće u ravnomjerno osvijetljenom prostoru, može pomoći da se razdvoje isprepleteni dijelovi ponašanja biljke. Istraživači zatim mogu povezati promjene koje vide na deblu s procesima u njegovim tkivima.
Šira pouka je da rast biljke nije jednostavan odgovor na samo jedan signal. Svjetlost i gravitacija jesu važne, ali ne objašnjavaju sve: i sam oblik stabljike može uticati na to šta raste i na kojem mjestu. Kod topola je promjena mjesta nastanka zateznog drveta pratila promjenu oblika debla, pružajući konkretno objašnjenje kako se informacije o položaju pretvaraju u strukturni odgovor.
Zaključak
Istraživanje topola pokazuje da drvo može mijenjati oblik debla tako što zatezno drvo nastaje na različitim mjestima. U eksperimentu u kojem je smanjen uticaj svjetlosti i gravitacije, vodoravne stabljike najprije su se savile prema gore, a zatim su se tokom narednih sedmica postepeno ispravljale. Istovremeno je prestalo nastajanje zateznog drveta na jednoj strani, a počelo na suprotnoj. Rezultati ukazuju na to da biljka koristi informacije o vlastitom obliku kako bi usmjerila rast, umjesto da se oslanja samo na vanjske uslove.
Ovo saznanje daje istraživačima novi okvir za proučavanje pravilnog rasta drveća i unutrašnjih naprezanja u drvetu, a otvara i mogućnost da se jednog dana bolje biraju vrste drveća i poljoprivredne kulture s čvršćim stabljikama. Put od otkrivanja mehanizma do njegove primjene u šumarstvu ili poljoprivredi ipak zahtijeva još mnogo rada. Glavna poruka je da drvo, iako se kreće sporo, neprestano prilagođava svoju građu, a drvo koje stvara dio je tog aktivnog odgovora.