Τα φυτά όχι μόνο βλέπουν αλλά υπολογίζουν και το χρόνο!

Όραση ονομάζεται η αντίληψη των φωτεινών ερεθισμάτων του περιβάλλοντος μέσω ενός αισθητήριου οργάνου, του οφθαλμού και η μετέπειτα επεξεργασία και μορφοποίηση του σήματος αυτού από τον εγκέφαλο. Αν θέταμε λοιπόν το ερώτημα «βλέπουν τα φυτά;» τι θα απαντούσατε; Μάλλον όχι θα έλεγαν οι περισσότεροι μιας και τα φυτά δε διαθέτουν ούτε αισθητήρια όργανα ούτε εγκέφαλο. Είναι όμως έτσι;

Κι όμως τα φυτά όχι μόνο αντιλαμβάνονται το φως αλλά μπορούν και υπολογίζουν το χρόνο μέσω αυτού! Άλλωστε η επιβίωση οποιουδήποτε οργανισμού, όσο απλός κι αν είναι (ή φαίνεται ότι είναι), θα ήταν αδύνατη αν δεν είχε αντίληψη του περιβάλλοντος μέσα στο οποίο βρίσκεται. Στα φυτά, τα φωτεινά ερεθίσματα είναι αυτά που θέτουν σε κίνηση μια σειρά από δευτερογενείς βιοχημικές αλλαγές που έχουν ως αποτέλεσμα την αναπτυξιακή απόκριση του φυτού. Το φυτό αντιλαμβάνεται το φως.

Το φως όμως δεν το αντιλαμβάνονται μόνο τα φυτά αλλά και τα σπέρματα (σπόροι). Κάποια φυτά για να φυτρώσουν δεν αρκεί μόνο η διαβροχή αλλά απαιτείται και φως. Είναι γεγονός ότι από τη στιγμή που το φως ασκεί επίδραση στον οργανισμό (είτε φυτό, είτε σπέρμα), πρέπει να υπάρχει κάποιος φωτοδέκτης, διότι είναι προφανές ότι για να επιδράσει το φως πρέπει να απορροφηθεί.

Έπειτα από μία δεκαετία πειραμάτων γύρω στα 1960, εντοπίστηκε αυτός ο φωτοδέκτης και ονομάστηκε φυτόχρωμα. Το πείραμα είχε ως εξής: ένα σπέρμα εκτίθεται σε μονοχρωματικό φως, δηλαδή σε φως από το οποίο έχουν αφαιρεθεί όλα τα μήκη κύματος (δηλαδή όλα τα χρώματα) εκτός από ένα. Μπορεί να φυτρώσει ή όχι, ανάλογα με την ικανότητα του φωτοδέκτη να απορροφά ή όχι το συγκεκριμένο φως. Βρέθηκε ότι το φυτόχρωμα διεγείρεται στο μέγιστο βαθμό με ερυθρό φως στα 660nm και επανέρχεται σε μη ενεργό μορφή στα 730nm.

Το φυτόχρωμα ουσιαστικά λειτουργεί σα βαλβίδα που ανοίγει, επιτρέποντας τη φύτρωση ή κλείνει ευνοώντας το λήθαργο ανάλογα με τον αριθμό φωτονίων στην ερυθρή (γύρω στα 660nm) ή την εγγύς υπέρυθρη, που δε βλέπει το ανθρώπινο μάτι, (γύρω στα 730nm) περιοχή του φάσματος. Όταν υπερισχύουν τα ερυθρά, το σπέρμα φυτρώνει, όταν υπερισχύουν τα υπέρυθρα ή απουσιάζουν και οι δύο τύποι φωτονίων, δηλαδή στο σκοτάδι, το σπέρμα παραμένει σε λήθαργο.

Η πληροφορία για την θέση του σπέρματος είναι ζωτικής σημασίας. Ένα μικρό σπέρμα για παράδειγμα πρέπει να γνωρίζει αν βρίσκεται στην επιφάνεια του εδάφους ή κάτω από αυτό και πόσο πριν αποπειραθεί να φυτρώσει, καθώς αν βρίσκεται βαθιά είναι καταδικασμένο να αποτύχει λόγω του φτωχού ενδοσπερμίου που διαθέτει. Η πληροφορία αυτή έρχεται από το φως. Γιατί όμως ο φωτοδέκτης λειτουργεί στα όρια μεταξύ της ορατής και εγγύς υπέρυθρης περιοχής του φάσματος;

Υπάρχουν φυτά που αναπτύσσονται στη σκιά και άλλα που επιδιώκουν να βλέπουν το φως του ήλιου. Το σπέρμα λοιπόν ενός ηλιόφιλου φυτού θα αποτύχει αν η θέση που βρίσκεται σκιάζεται από άλλα φυτά. Πρέπει να γνωρίζει αν υπάρχουν ή όχι άλλα φυτά από πάνω του. Τα φύλλα απορροφούν έντονα στην ιώδη/μπλε περιοχή (400-500nm) και στην πορτοκαλί/ερυθρή περιοχή (600-700nm) του ορατού φάσματος. Το εγγύς υπέρυθρο όμως (700-800nm) δεν απορροφάται και διαπερνά το φύλλωμα. Μπορεί να είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι, αλλά είναι ορατό από το σπέρμα, το οποίο με αυτή την πληροφορία μπορεί να ανιχνεύσει αν υπάρχουν φυτά από πάνω του ή όχι.

Ο φωτοϋποδοχέας δεν περιορίζεται μόνο στην ανίχνευση της θέσης του σπέρματος, αλλά επηρεάζει και τις αναπτυξιακές διαδικασίες, αν για παράδειγμα η ανάπτυξη θα είναι ταχύτερη ή βραδύτερη. Όπως όμως και τα σπέρματα έτσι και τα φυτά οφείλουν να γνωρίζουν τους γείτονες τους. Ισοϋψής γείτονας σημαίνει και επίδοξος ανταγωνιστής για το φως, ειδικά αν διαθέτει μεγαλύτερη ταχύτητα ανάπτυξης. Σε αυτή την περίπτωση ανιχνεύουν το φως που αντανακλάται από τα φύλλα, δηλαδή το πράσινο και όχι το διερχόμενο από αυτά, όπως στην προηγούμενη περίπτωση.

Ο ανταγωνισμός βέβαια για το φως μεταξύ γειτονικών φυτών που οδηγεί στην ανάπτυξη, από ένα ύψος και μετά σταματά. Ίσως η δυσκολία να τραβήξει νερό μέχρι εκεί πάνω, ίσως η δυσκολία αντιμετώπισης των ανέμων και η αδυναμία συγκράτησης του βάρους, ο περαιτέρω ανταγωνισμός δεν ευνοεί κανέναν και έτσι επέρχεται συμβιβασμός, που στην περίπτωση του δάσους εκφράζεται με έναν μέσο με μικρές αποκλίσεις ύψος των δέντρων.

Τα φυτά λοιπόν μπορεί να μη διαθέτουν οφθαλμούς, βλέπουν όμως και μάλιστα σχεδόν από κάθε τους κύτταρο. Και παρά την απουσία κεντρικού συντονιστικού συστήματος (εγκεφάλου), επεξεργάζονται αυτά τα μηνύματα με τρόπο διάχυτο με σχετική ανεξαρτησία των συστατικών μερών κάθε φυτού. Κάθε κλαδί πρέπει να εντοπίσει μόνο του το περιβάλλον στο οποίο βρέθηκε. Και αυτό είναι το πιο εντυπωσιακό. Κανένα κεντρικό όργανο δε θα μπορούσε να ανιχνεύσει τόσο καλά το φως σε κάθε γωνιά ενός τόσο περίπλοκου αρχιτεκτονικά οργανισμού.

Ο χρόνος

Για έναν ακίνητο οργανισμό όπως τα φυτά είναι καίριας σημασίας η μέτρηση του χρόνου, καθώς τους δίνει τη δυνατότητα να προβλέψουν τις επερχόμενες αλλαγές των εποχών και να προετοιμαστούν κατάλληλα. Η προγραμματισμένη πτώση των φύλλων για παράδειγμα πριν την έλευση του χειμώνα είναι μια εξαιρετικά «ευφυής» διαδικασία, που θέτει σε λήθαργο το σώμα του φυτού, εφοδιάζοντας παράλληλα το χώμα με θρεπτικά στοιχεία. Δεδομένου ότι η διαδικασία της γήρανσης των φύλλων ξεκινάει νωρίτερα από την έλευση του χειμώνα, το φυτό ανιχνεύει έγκαιρα κάποια σήματα από το περιβάλλον και μπαίνει σ’ αυτή την αναπτυξιακή απόκριση.

Ποια όμως σήματα είναι τόσο αξιόπιστα ώστε να μην πέσουν τα φύλλα νωρίτερα ή αργότερα; Το αν κάνει κρύο ή ζέστη θα μπορούσε να μας δώσει την πληροφορία για το αν είναι καλοκαίρι ή χειμώνας. Αν όμως ήταν μια κρύα νύχτα της άνοιξης ή του φθινοπώρου; Η θερμοκρασία θα μπορούσε να παραπλανήσει το φυτό, δε μπορεί να βασιστεί σε αυτή. Κάθε φυλλοβόλο είδος έχει ένα δικό του «παράθυρο» 2-3 εβδομάδων κατά το οποίο ρίχνει τα φύλλα κάθε χρόνο και το τηρεί αυστηρά χωρίς να ξεγελιέται από διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Πως το κάνει αυτό;

Ο πιο αξιόπιστος τρόπος είναι να υπολογίσεις το χρόνο. Πως μπορείς όμως χωρίς ρολόι και ημερολόγιο να βρεις την ημερομηνία; Μια αξιόπιστη μέθοδος είναι η μέτρηση της διάρκειας της ημέρας και της νύχτας. Όμως και πάλι υπάρχουν δύο ημέρες μέσα στο χρόνο που έχουν ίδια διάρκεια ημέρας και νύχτας. Ο καλύτερος τρόπος είναι να υπολογίζεις τη διάρκεια της ημέρας καθημερινά ώστε να μπορείς να καταλάβεις αν η ημέρα μικραίνει ή μεγαλώνει. Αυτό ακριβώς κάνουν τα περισσότερα φυτά. Μετρούν καθημερινά τη διάρκεια της ημέρας (μέσω του φωτός) και αντιλαμβάνονται το χρόνο που περνά.

Η μέτρηση αυτή γίνεται μέσω του φυτοχρώματος. Αυτός ο φωτοδέκτης είναι που περνά από την ενεργό μορφή στη μη ενεργό, ανάλογα με το φως που δέχεται και άρα και στο σκοτάδι της νύχτας. Όταν η περίοδος της νύχτας υπερβεί μια κρίσιμη τιμή, το φυτό μπαίνει σε διαδικασία γήρανσης των φύλλων. Το βιολογικό ρολόι των φυτών υπολογίζει με μεγάλη ακρίβεια τη φωτοπερίοδο. Ακόμα και εκεί όμως υπάρχει μια απόκλιση πχ στην άνθιση σε φυτά του ίδιου είδους που βρίσκονται σε διαφορετικά υψόμετρα. Εκεί η θερμοκρασία επιταχύνει ή καθυστερεί τη διαδικασία, σε καμία περίπτωση όμως δεν επηρεάζει το αρχικό σήμα αλλά μόνο εντός του «παραθύρου» που ορίζεται από τη φωτοπερίοδο.

Έπειτα απ’ όλα αυτά θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι τα φυτά δεν είναι τόσο απλοί οργανισμοί όσο νομίζαμε. Διαθέτουν κάποια μορφή ευφυΐας, αντιλαμβάνονται το περιβάλλον γύρω τους και μεταβάλουν τη συμπεριφορά τους ανάλογα. Σε κάθε περίπτωση έχουν εξαιρετικό ενδιαφέρον.

Βιβλιογραφία:
Γενική Βοτανική (Γιώργος Αϊβαλάκις, Γεώργιος Καραμπουρνιώτης, Κώστας Φασσέας)
Γενική Οικολογία (Δέσποινα Βώκου)
Φυσιολογία Φυτών (Ridge Irene)
Τι θα έβλεπε η Αλίκη στη χώρα των φυτών (Γιάννης Μανέτας)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.