Μέχρι σήμερα, πιστεύαμε ότι τα δέντρα αναπτύσσονται κατακόρυφα στρεφόμενα απλώς προς το φως του ήλιου ή αντιδρώντας στη δύναμη της βαρύτητας. Ωστόσο, η ίδια η φύση αποδεικνύεται πολύ πιο εξελιγμένη και αυτόνομα «έξυπνη» από όσο φανταζόμασταν.
Οι νεαρές λεύκες μπορούν να ισιώσουν έναν λυγισμένο κορμό ακόμη και χωρίς το φως ή τη βαρύτητα να τις καθοδηγούν. Σε ένα πείραμα που αφαίρεσε αυτά τα κατευθυντήρια ερεθίσματα, τα δέντρα διόρθωσαν τις καμπύλες τους μέσα σε διάστημα αρκετών εβδομάδων, βασιζόμενα στην ικανότητά τους να αντιλαμβάνονται το ίδιο τους το σχήμα.
Ερευνητές από το INRAE και το Πανεπιστήμιο Clermont Auvergne εντόπισαν αυτή την προσαρμογή στο «ξύλο τάσης» (tension wood), έναν εξειδικευμένο τύπο ξύλου που συστέλλεται και τραβάει τον κορμό, λειτουργώντας κάπως σαν μυς.
Η μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό New Phytologist, δείχνει ότι τα δέντρα μπορούν να αλλάξουν το σημείο στο οποίο παράγουν αυτό το ξύλο για να διορθώσουν μια κάμψη.
Η μάχη για την κατακόρυφη ανάπτυξη: Γιατί το ύψος απαιτεί και ευθυγράμμιση
Μέχρι τώρα, πιστευόταν ότι το «ξύλο τάσης» σχηματίζεται μόνο στην επάνω πλευρά ενός κεκλιμένου κορμού, τραβώντας τον προς τα πάνω. Αυτό μπορεί να γίνει ορατό, για παράδειγμα, στη βάση των δέντρων που αναπτύσσονται σε βουνίσιες πλαγιές. Ωστόσο, ένας κορμός που λυγίζει προς τα πάνω μπορεί να παραμένει καμπυλωμένος.
Το ίσιωμά του απαιτεί από το δέντρο να ανταποκριθεί στην ίδια την κάμψη, καθώς και στον προσανατολισμό του. Η ικανότητα να αντιλαμβάνεται κανείς τη θέση των δικών του μελών του σώματος ονομάζεται ιδιοδεκτικότητα.
Αν και για μεγάλο χρονικό διάστημα θεωρούνταν αποκλειστικό προνόμιο των ζώων, η ύπαρξή της αποδείχθηκε και στα φυτά το 2012 από μια ερευνητική ομάδα με τη συμμετοχή του INRAE. Αυτή η εργασία βοήθησε να εξηγηθεί ο τρόπος με τον οποίο τα φυτά ελέγχουν τη στάση τους, όμως ο βιολογικός μηχανισμός που μεταφράζει την αντίληψη μιας κάμψης σε διόρθωση παρέμενε άγνωστος.
Ο μηχανισμός πίσω από το ίσιωμα: Πώς το δέντρο μετατοπίζει τη δύναμή του
Για να διερευνήσουν αυτόν τον μηχανισμό, οι ερευνητές τοποθέτησαν αρχικά νεαρές λεύκες σε οριζόντια θέση. Στην επάνω πλευρά των κορμών τους σχηματίστηκε «ξύλο τάσης», το οποίο τράβηξε τις κορυφές τους προς τα πάνω, προς την κατακόρυφη θέση.
Ύστερα από περίπου δέκα ημέρες, οι κορμοί είχαν αναπτύξει αρκετή καμπυλότητα, ώστε η ομάδα να μπορέσει να ελέγξει αν τα δέντρα μπορούσαν να ισιώσουν μόνα τους, χωρίς τη συνηθισμένη καθοδήγηση από το περιβάλλον. Οι ερευνητές μετέφεραν τα δέντρα σε μια ειδικά σχεδιασμένη συσκευή με μια οριζόντια πλατφόρμα, η οποία περιστρεφόταν γύρω από τον άξονα της μέσα σε μια σφαίρα που φωτιζόταν από κάθε κατεύθυνση.
Αυτή η διάταξη εμπόδιζε τα δέντρα να χρησιμοποιήσουν τη βαρύτητα ή την κατεύθυνση του εισερχόμενου φωτός για να καθοδηγήσουν τη στάση τους, αφήνοντάς τα να βασίζονται αποκλειστικά στην αντίληψη της δικής τους καμπυλότητας.
Κατά τη διάρκεια των επόμενων εβδομάδων, οι κορμοί σταδιακά ίσιωσαν. Η εξέταση του νεοσχηματισμένου ξύλου αποκάλυψε ότι, μόλις ενεργοποιήθηκε η συσκευή, το «ξύλο τάσης» σταμάτησε να σχηματίζεται στην πλευρά που είχε τραβήξει τους κορμούς προς τα πάνω.
Αντίθετα, στην αντίθετη πλευρά σχηματίστηκε ξύλο πανομοιότυπο από κάθε άποψη. Αυτή η νέα ανάπτυξη φάνηκε να λειτουργεί ως ένας ανταγωνιστικός μυς, εξαλείφοντας σταδιακά την κάμψη από κάθε κορμό. Η παραγωγή του «ξύλου τάσης» περιλαμβάνει αρκετά διαδοχικά στάδια που ρυθμίζονται σε κυτταρικό επίπεδο.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι η ιδιοδεκτικότητα βοηθά στη διαχείριση αυτής της περίπλοκης διαδικασίας, επιτρέποντας στο ξύλο τάσης να εξυπηρετεί αντίθετες λειτουργίες αντί να τραβά απλώς έναν κορμό προς τα πάνω.
«Η αποκάλυψη των αξιοσημείωτων ικανοτήτων των δέντρων απαιτεί μεγάλη εφευρετικότητα. Σε αυτό το έργο, το πετύχαμε φέρνοντας κοντά ερευνητές από διαφορετικούς κλάδους, με συμπληρωματικές δεξιότητες και οπτικές γωνίες. Αυτό απαιτεί χρόνο και επιμονή, αλλά αυτές οι διεπιστημονικές ανακαλύψεις δείχνουν ότι η προσπάθεια αξίζει τον κόπο», δήλωσε ο Φέλιξ Χάρτμαν (Félix Hartman), μηχανικός ερευνών του INRAE.
Σταθερότητα χωρίς καταπόνηση: Το μυστικό της εσωτερικής ισορροπίας των δέντρων
Υπό φυσικές συνθήκες, τα δέντρα συνδυάζουν τις πληροφορίες για το σχήμα τους με σήματα από το φως και τη βαρύτητα, ώστε να επιτύχουν ή να διατηρήσουν μια κατάλληλη στάση. Αυτός ο συντονισμός τα βοηθά να αντιδρούν όταν καταιγίδες ή κατολισθήσεις μεταβάλλουν τη θέση τους, συμβάλλοντας στην ανθεκτικότητά τους στο πλαίσιο της κλιματικής αλλαγής.
«Αυτό που αποκαλύψαμε είναι ένας πραγματικός αισθησιοκινητικός βρόχος που λειτουργεί στα ξυλώδη μέρη των δέντρων! Ο κακός συντονισμός στη διαδοχική ενεργοποίηση του ξύλου τάσης οδηγεί σε υπερβολική εσωτερική τάση, η οποία μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα του ξύλου. Επομένως, αυτά τα ευρήματα αναδιαμορφώνουν την πιο εφαρμοσμένη έρευνα που στοχεύει στη βελτίωση της ποιότητας του ξύλου… και στην απόκτηση δέντρων που είναι όσο το δυνατόν πιο ίσια και “χαλαρά”, ό,τι κι αν τους επιφυλάσσει η ζωή!» δήλωσε ο Μπρούνο Μουλιά (Bruno Moulia), διευθυντής ερευνών του INRAE.
Πέρα από τη δασοκομία, τα ευρήματα υποδεικνύουν νέες δυνατότητες για την επιλογή καλλιεργούμενων φυτών με βάση την ιδιοδεκτικότητά τους. Η προτίμηση φυτών που διατηρούν μια όρθια στάση θα μπορούσε, για παράδειγμα, να βοηθήσει στη μείωση του πλαγιάσματος (lodging) στις καλλιέργειες δημητριακών, όταν δηλαδή οι μίσχοι λυγίζουν ή πέφτουν στο έδαφος.
Το έργο υποστηρίχθηκε από το CNES (Εθνικό Κέντρο Διαστημικών Μελετών της Γαλλίας) και το IRC-SAE (Διεθνές Κέντρο Ερευνών για τα Βιώσιμα Αγροοικοσυστήματα), το οποίο αποτελεί μέρος του προγράμματος I-SITE CAP20-25.
