Buki synchronizują się w czasie letniego przesilenia

Wiele roślin – np. buki – produkuje nasiona nieregularnie, co ileś lat. Pytanie, skąd rośliny na całym kontynencie wiedzą, czy dany rok będzie nasienny czy nie. Teraz badacze – pod kierunkiem Polaka – pokazują, że zależeć to może od pogody w okolicach letniego przesilenia.
W jaki sposób rośliny wybierają odpowiedni moment na produkcje nasion
.Zespół badaczy z Polski, Francji, Wielkiej Brytanii, Holandii i Nowej Zelandii, kierowany przez prof. Michała Bogdziewicza z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, opublikował wyniki swoich badań w Nature Plants – relacjonuje w komunikacie prasowym UAM.
Są rośliny, u których lata „chude”, gdy nasion jest niewiele lub nie ma ich wcale, przeplatają się z „latami tłustymi”, gdy nasion jest tak wiele, że uginają się pod nimi gałęzie. A w kolejności występowania poszczególnych lat nie widać żadnego oczywistego matematycznego rytmu.
„Co niesamowite, te międzyroczne wahania są zsynchronizowane między poszczególnymi roślinami i często obejmują setki, a nawet tysiące kilometrów” – mówi prof. Bogdziewicz, cytowany w komunikacie UAM.
Czemu jednak służy ta strategia przemiennego wydawania nasion i czekania? W tym szaleństwie jest metoda. Jeśli miliony drzew jednocześnie produkują nasiona, jest większa szansa, że zwierzęta żywiące się tymi nasionami nie dadzą rady wszystkich wyjeść, ale np. przeniosą je gdzieś i o nich zapomną – pozwalając roślinom na rozród i opanowanie nowych terenów.
Po latach obfitej reprodukcji zazwyczaj następują lata, gdy nasion nie ma. I one też roślinom są potrzebne. Dzięki temu rośliny nie tylko zbierają zasoby na kolejne obfite lato nasienne, ale i biorą konsumentów swoich nasion na przetrzymanie. W obliczu kilku lat głodu populacja tych zwierząt się zmniejsza, dlatego rośnie szansa, że osobniki, które przetrwają, nie dadzą rady wyjeść wszystkich nasion.
I tak synchroniczny cykl obfitości i niedoboru nasion wywołuje daleko idące zmiany w środowisku. Strategia, jaką posługują się drzewa pociąga za sobą ogromne wahania liczebności gryzoni, migracje zwierząt oraz wzrost liczby zachorowań na choroby przenoszone przez dzikie zwierzęta.
Pytanie, na czym polega algorytm, za pomocą którego rośliny z różnych części kontynentu – nie komunikując się ze sobą – mogą wspólnie ustalić, czy produkują nasiona czy nie. Naukowcy wychodzą z założenia, że ma to związek z pogodą.
Przykładem jest buk europejski. Buki w Hiszpanii, Wielkiej Brytanii, Szwecji, Rumunii, Polsce czy Grecji zachowują ten sam rytm pomimo znacznych różnic klimatycznych między południem a północą Europy. Jest to o tyle zaskakujące, że wiele innych procesów – takich jak np. rozpoczęcie kwitnienia – z zasady rozpoczyna się szybciej w cieplejszym klimacie. Jak buki koordynują „czytanie” pogody, pomimo tak ogromnego oddalenia?
Wiele drzew – w tym buki – reagują na najmniejsze zmiany w pogodzie
.Badania zespołu prof. Bogdziewicza pozwoliły na odkrycie istnienia astronomicznej wskazówki, która umożliwia tak precyzyjną synchronizację — jest to maksymalna względna długość dnia w przesileniu letnim. I to właśnie tę wskazówkę wykorzystuje buk europejski, generując wydarzenie ekologiczne o największej synchronizacji przestrzennej na kontynencie.
Okazuje się, że wszystkie rośliny decydują o reprodukcji w oparciu o pogodę w czerwcu i lipcu.
„Zainspirowały nas niedawne badania opublikowane w Science. Badacze ze Szwajcarii odkryli, że wpływ temperatury na obumieranie liści zmienia się w zależności od tego, czy rozpatrujemy okres przed, czy po przesileniu letnim. Przesilenie letnie to najdłuższy dzień w roku, który zawsze ma miejsce tego samego dnia, jednocześnie na całej półkuli” – mówi dr Valentin Journé, badacz pracujący na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, cytowany w komunikacie UAM.
Naukowcy przyglądali się szczegółowym zmianom w poziomie reakcji buków na temperaturę i stwierdzili, że drzewa w całej Europie nagle zaczynają “czytać” temperaturę dwudziestego pierwszego czerwca, właśnie w czasie przesilenia letniego.
„Nagła reakcja buków jest naprawdę niezwykła. Gdy dzień zaczyna się skracać po przesileniu letnim, buki we wszystkich zakątkach Europy otwierają swoje 'okno wrażliwości’. To, co naprawdę rzuca na kolana to fakt, że zmiana długości dnia w tym czasie jest naprawdę niewielka — mówimy o kilku minutach w ciągu tygodnia. Drzewa zdają się jednak być w stanie rozpoznawać tę różnicę” – mówi dr Jakub Szymkowiak z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
Trudno przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja
.Odkrycie trafności, z którą drzewa określają odpowiedni moment na produkowanie nasion, to przykład tego, jak współczesna nauka potrafi zrozumieć to, co wcześniej było dla nas tajemnicą.
Andrzej JAJSZCZYK, profesor nauk technicznych i były wiceprzewodniczący Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC) pisze na łamach Wszystko co Najważniejsze, że dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze. Co prawda nie zawsze chcemy czy umiemy skorzystać z tego, co nam podpowiada nauka, ale w krajach, które to potrafią, żyje się na ogół znacznie lepiej niż tam, gdzie badania naukowe się lekceważy.
„Współczesne badania naukowe obejmują praktycznie wszystkie obszary naszej egzystencji, a liczba osób uprawiających obecnie naukę, jak twierdzą niektórzy, jest większa niż sumaryczna liczba uczonych żyjących od starożytności do czasów współczesnych” – zaznacza autor artykułu.
Jakkolwiek ostatecznym celem nauk o życiu jest wydłużenie ludzkiego życia i podniesienie jego jakości, główny wysiłek badawczy koncentruje się obecnie na zrozumieniu podstawowych mechanizmów działania organizmów na poziomie komórkowym i na sposobach sterowania tymi mechanizmami.Nie jest więc przypadkiem, że najwięcej badań finansowanych przez ERC dotyczy takich dyscyplin, jak: biologia komórki, genetyka, neuronauka i biologia molekularna, a same tematy badań koncentrują się wokół różnicowania komórek, czyli zamiany jednego rodzaju komórek w inne; dotyczy to szczególnie komórek macierzystych. Warto jednak jego zdaniem pamiętać, że znaczące już osiągnięcia w tym obszarze badań tylko w bardzo niewielkim stopniu przekładają się, na razie, na zastosowania kliniczne.
Inne gorące tematy to sterowanie genami, zwane też sterowaniem ekspresją genów, epigenetyka, czyli w uproszczeniu różnicowanie komórek o tym samym genotypie, a także procesy przekazywania informacji między komórkami. Postęp we wszystkich tych badaniach daje nadzieję na bardziej skuteczną walkę z chorobami nowotworowymi i neurodegeneracyjnymi.
„Postęp w naukach o życiu jest możliwy między innymi dzięki rozwojowi metod badawczych. Intensywnie rozwijają się metody modelowania komputerowego i symulacji w tzw. modelach in silico, a także korzystające z metod uczenia maszynowego. Następuje dalszy rozwój mikroskopii oraz modyfikowanych modeli zwierzęcych odwzorowujących organizm ludzki” – pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK.
W obszarze nauk ścisłych i technicznych najwięcej badań w ostatnich latach prowadzi się w dyscyplinach inżynierii materiałowej i nauki o materiałach. Ich praktyczny potencjał nie podlega dyskusji. Następne dyscypliny w kolejności finansowania przez ERC to chemia fizyczna, fizyka materii skondensowanej i ciała stałego, elektronika i fotonika, a także chemia organiczna. Po nich następują informatyka i kryptologia, oddziaływania fundamentalne, w tym oddziaływania grawitacyjne czy elektromagnetyczne. Listę najpopularniejszych badawczo dyscyplin zamyka fizyka kwantowa. Warto przy tym pamiętać, że wspomniana kolejność nie wynika z jakichkolwiek priorytetów czy preferencji ERC, lecz jedynie z pojawiania się najbardziej interesujących pomysłów badawczych zgłaszanych przez samych naukowców.
Wśród najpopularniejszych dyscyplin z zakresu nauk społecznych i humanistycznych najwięcej badań dotyczy ostatnio ekonomii i nauk politycznych. Za nimi idą: historia, badania kultury, a także neuronauka poznawcza, czyli badanie podstaw poznania, ze szczególnym uwzględnieniem procesów zachodzących w mózgu. Kolejne przebojowe dyscypliny to: socjologia, antropologia, archeologia i psychologia społeczna.
„Znaczna część prowadzonych obecnie w świecie najbardziej ambitnych badań naukowych ma charakter interdyscyplinarny. To na pograniczu różnych nauk rodzi się wiele nowych idei, a narzędzia badawcze dobrze już osadzone w jednej dyscyplinie okazują się ogromnie użyteczne także w zupełnie innym obszarze badań. Wiele projektów finansowanych przez ERC ma charakter interdyscyplinarny. Sprzyja temu system oceny wniosków grantowych w ramach szerokich paneli tematycznych, typowo obejmujących po kilka dyscyplin” – przypomina autor.