Nem minden fa alszik, de mindegyiknek van pulzusa

A fák a gyökerükkel felszívják a vizet, végigáramoltatják a törzsön, és a nagy részét elpárologtatják a levelük gázcserenyílásain. Mindmáig tudományos viták tárgya az a kérdés, hogy a gravitáció ellenére hogyan juttathatja fel a növény ilyen nagy magasságba a vizet. Ugyanakkor az élőlények nappali és éjszakai (ún. cirkadián) ritmusát is intenzíven vizsgálják: 2017-ben Cikkünk az élőlények napi ritmusát szabályozó molekuláris mechanizmusokról: Bennünk ketyegő biológiai órák – egy Nobel-díjas felfedezés történeteéppen ennek a témának a kutatásáért adták az élettani Nobel-díjat.

„Egy lézerszkenneléssel dolgozó magyar vezetésű nemzetközi kutatócsoport szerint a két folyamat szorosan összefügg. A lézerszkenner olyan eszköz, amellyel néhány perc alatt többmillió pontban néhány milliméteres pontossággal lehet méréseket végezni, így lehetővé teszi nagyon lassú folyamatok nyomon követését is. Az MTA Ökológiai Kutatóközpont és a BME Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék együttműködésében végzett vizsgálat során egy éjszakán keresztül óránként mértek fel 22 facsemetét, szorosan ellenőrzött körülmények között. A korábban megismert alvómozgást csak a fák egy részén lehetett kimutatni, de történt egy új, nem várt felfedezés is.

Ritmikus vízpumpálás

„Adataink azt mutatták, hogy a fák ágai egy-két centimétert mozognak fel-le, kettőtől hat óráig terjedő, tehát az éjszaka hosszánál lényegesen rövidebb ciklusban ismétlődve – mondta Zlinszky András, az MTA Ökológiai Kutatóközpont kutatója. – Korábban az volt az általános szemlélet, hogy a fákban egyenletesen áramlik a víz, és a legrövidebb, a növényeket érintő periodikus folyamat a cirkadián ritmus. Az eredményeink ezt látványosan cáfolják. Megtaláltuk az összefüggést az ágak mozgása és a víznek a törzs mentén való áramlása között, ami gyakorlatilag azt jelenti, hogy a fa ritmikusan pumpálja a vizet. 2015-ben már megjelent egy elmélet az Erdészeti Lapok című folyóiratban Török András erdőmérnök tollából, amely leírja, hogy a fákban a vízszállításnak időben periodikusnak kell lennie. Ebben a kísérletben publikáltuk az első mérési eredményeket, amelyek hasonló jelenségre engednek következtetni.”

Az ábra bal oldalán a magnólia háromdimenziós modelljének oldalnézete látható. A színes vonalak jelölik azokat a magassági határokat, amelyek a pontok egytizedét tartalmazó tartományokat elválasztják. Ahogy a fa alakja az éjszaka folyamán megváltozott, ezek a tartományok is elmozdultak – ez látható a jobb oldalon. A skála méterben van megadva, az elmozdulás tehát +/–1 cm körüli. A képen látható, hogy az éjszaka folyamán három, egyenként kb. négy óra hosszú elmozdulási ciklus történt. Forrás: MTA ÖK

A növényi mozgások mindig a sejtek víztelítettségével függenek össze. Ha a fák ágai akár napszakos, akár ennél rövidebb ritmusban helyzetet változtatnak, annak az kell hogy legyen az oka, hogy a törzsben periodikusan változik a víz áramlása, nyomása. Az eredmények publikálása során a kutatók áttekintettek korábbi, független méréseket is. A fák aktuális víztelítettségét a törzsátmérő finom változásain keresztül lehet mérni, és ennek a napszakos ingadozását jól ismerjük. Számos korábban publikált mérési adatsorban ugyanakkor tetten lehet érni ugyanezt a napszakosnál rövidebb periódusú, pulzushoz hasonló átmérőváltozást is, amelyet korábban egyszerűen mérési zajnak tekintettek a kutatók.

A korábbi elképzelésnek gyökeresen ellentmond, de az eredmények alapján feltételezhető, hogy a vízszállításban a perisztaltikához hasonló, aktív összehúzódási folyamatok is szerepet játszanak. Természetesen további kísérletekre van szükség ahhoz, hogy a pulzálás okát és pontos mechanizmusát feltárják, de az már biztos, hogy a fák éjszaka is mozognak.

A vizsgálat eredményeit két cikkben publikálták a kutatók. Az első a mérést és annak eredményeit mutatja be, a második összeveti ezeket a korábban publikált eredményekkel, és leírja a vízszállítással kapcsolatos új felfedezéseket:

• András Zlinszky, Bence Molnár and Anders Barfod: Not all trees sleep the same-high temporal resolution terrestrial laser scanning shows differences in nocturnal plant movement. Frontiers in Plant Science 8 (2017): 1814.
• András Zlinszky, Anders Barfod: Short-interval overnight laser scanning suggests sub-circadian periodicity of tree turgor. Journal of Plant Signalling and Behaviour 13/2 (2018).