Czy rośliny naprawdę komunikują się ze sobą? Co tak naprawdę dzieje się w ich bezmownym, ale dynamicznym świecie? Czy podobają się niektórym z ich sąsiadów lepiej niż innym? Czy naprawdę potrafią odpierać ataki owadów? W ciągu ostatnich 10 lat niektóre fascynujące badania zgłębiły to, co naprawdę dzieje się w zbiorowiskach roślinnych i interakcje między różnymi gatunkami roślin, a nawet owadami. Badania udokumentowały również żywą komunikację między roślinami i drobnoustrojami - takimi jak grzyby i bakterie - które dzielą przestrzeń życiową w strefie korzeniowej rośliny. Inne badania dowiodły, że istnieją również mechanizmy naziemne, które rośliny wykorzystują do wzajemnego sygnalizowania, często w trudnych czasach.
Jak wyhodować las na swoim podwórku Shubhendu Sharma
Świat podziemi jest naprawdę interesującym miejscem i dużo się dzieje. W wielu przypadkach jest to bardzo zatłoczone środowisko, takie jak ulice Nowego Jorku lub autostrady w Los Angeles, ze stromą konkurencją o ograniczoną przestrzeń. Ale rośliny mają wyraźną wadę, której nie mamy. Nie mogą uciec do pocieszenia wiejskiego domu, gdy czasy stają się szorstkie, gdy brakuje wody i pożywienia lub gdy wróg się czai. Są dosłownie zakorzenione w ziemi!
Na szczęście dla nich są w stanie wykorzystać wiele skutecznych sposobów komunikowania się, aczkolwiek w sposób chemiczny, a nie wokalny. Jak to wszystko się dzieje? Kto dostaje ostatnie słowo? Kto zostaje pominięty i dlaczego? Aby zrozumieć wzajemne zależności i zasady gry, pomocne jest zrozumienie, że w pracy jest zawiła równowaga natury. Przetrwanie najsilniejszych mechanizmów, w których mocniejsze okazy są słabsze, często występuje, czasami nawet w obrębie tego samego gatunku. I nie jest rzadkością wzajemnie korzystny (symbiotyczny) związek między rośliną a korzystnym grzybem, który ma miejsce tuż obok wrogiego związku między chorobotwórczym patogenem a nieoczekiwanym gospodarzem..
Naukowcy odkryli, że w wielu przypadkach komunikatory chemiczne są wydzielane z systemu korzeniowego roślin. Kiedy byłem absolwentem ogrodnictwa, nasz zespół badawczy przyjrzał się temu, co okazało się pozytywnym wynikiem tego rodzaju interakcji. Wyhodowaliśmy nasiona 250 szczepów starego, nigdy zhybrydyzowanego grochu ogrodowego (Pisum sativum) w probówkach zawierających również pospolite nasiona chwastów. Voila! Byliśmy podekscytowani faktem, że 13 szczepów (pochodzących z krajów takich jak Etiopia, Nigeria i Peru) zabiło chwasty za pomocą naturalnych chemikaliów herbicydowych wydzielanych przez ich korzenie.
To wszystko ma sens, kiedy o tym myślisz. Czasami, w naszym dążeniu do hodowli większych, lepiej wyglądających owoców, plonujących plony lub nawet dłuższych róż, tracimy coś cennego w tym procesie. Uzyskany owoc może nie smakować równie dobrze, plon zderzaka może ulec oportunistycznemu owadom, który wcześniej nie stanowił problemu, a 10 dolarów różom z łodyg może nie mieć zapachu, który miały starsze odmiany. Na szczęście rzeczy nie są tak jednostronne. Istnieje wielu wykwalifikowanych publicznych i prywatnych hodowców roślin, którzy poświęcają całą karierę na identyfikację roślin odpornych na choroby i owady, a dzięki nowoczesnym metodom naukowym mogą również korzystać z inżynierii genetycznej.
Istnieje wiele innych roślin, które wydzielają toksyny, które odstraszają konkurencyjną roślinność. Czarne orzechowe drzewa witają fasolkę limy jako sąsiada, ale zabijają rośliny pomidora, bakłażana i pieprzu i prawie wszystko inne! Lantana selektywnie zabija mlecz. A jeśli chcesz zaimponować sąsiadom, zapytaj ich, czy wiedzą, że ich Drzewo Niebios (Ailanthus altissima) jest allelopatyczne (naukowe określenie pozytywnego lub negatywnego działania jednej rośliny na drugą poprzez chemiczne uwolnienie). Allelopatia nie jest niczym nowym. Theophrastus, następca Arystotelesa i wczesnego ojca botaniki, napisał konto o wartości około 300 B.C. jak ciecierzyca wyczerpuje glebę i zabija chwasty.
Jednak dopiero niedawno naukowcy byli w stanie zidentyfikować wiele zaangażowanych chemikaliów dzięki nowej technologii. W przyszłości szukaj przyjaznych dla środowiska komercyjnych produktów wytwarzanych z tych naturalnych środków chwastobójczych, które mogą zmniejszyć zapotrzebowanie na syntetyczne herbicydy.
Czy rośliny mogą również chronić się przed populacjami potencjalnie śmiertelnych mikroorganizmów? Chociaż wciąż mamy wiele do nauczenia się na temat tych złożonych interakcji, mamy również kilka odpowiedzi. Rośliny mają niezwykłe naturalne sposoby radzenia sobie. Często spotykają się z arsenałem atakujących patogenów i wygrywają bitwę, wytwarzając własną broń chemiczną, którą wydzielają ze swoich korzeni. Na polu bitwy tworzą pierwszą linię oderwanych, ale żywych komórek (trafnie nazywanych komórkami granicznymi), które wydzielają oszałamiającą liczbę biologicznych substancji chemicznych, które udaremniają postępującego wroga.
Rośliny są zależne od dobrych grzybów i bakterii żyjących w ich strefach korzeni, aby zapewnić biologiczną kontrolę chorób. Właśnie dlatego zawsze dobrym pomysłem jest stosowanie środków niechemicznych w celu zapobiegania i zmniejszania szkód spowodowanych przez choroby, kiedy tylko jest to możliwe, polegając na kontroli chemicznej tylko w ostateczności. Kiedy dowiadujemy się więcej na temat tego, co sprawia, że rośliny łechtaczą, możemy lepiej docenić wzajemnie korzystną naturę roślin i mikroskopijnych organizmów. Stwierdzono, że grzyby tworzące symbiotyczne związki z korzeniami roślin w warunkach naturalnych (mikoryza) zwiększają pobór wody i składników pokarmowych przez rośliny. Najczęstsze z nich wchodzą do komórki korzeniowej około 80-90% gatunków drzew, krzewów, kwiatów, traw i roślin uprawnych na ziemi.
Fascynująca forma komunikacji między roślinami, wykorzystywana do odpędzania owadów, obejmuje rozmowy między różnymi gatunkami roślin. Niedawnym przykładem jest eksperyment przeprowadzony przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, który przeprowadził operację na liściach bylicy, aby naśladować uszkodzenie owadów. Strzyżona sagebrush zareagowała, wysyłając chemiczny sygnał SOS, odebrany przez sąsiadujące rośliny tytoniu. Z kolei rośliny tytoniu wyrzuciły duże ilości enzymu, który znacznie zmniejszył smak ich listowia. Ich spryt opłaciło się. Wiele głodnych pasikoników i gąsienic szybko odkryło, że to, co kiedyś było ulubioną restauracją, naprawdę zbiegło w dół. Niezbyt zniechęcony, najczęściej wytropił znacznie smaczniejszy tytoń rosnący obok niezarzuconej sagebrush! (W rzeczywistości, rośliny tytoniu obok obciętej sagebrush miały 60% mniej uszkodzeń niż rośliny obok nienaruszonej bylicy.)
Pamiętasz te fasolki lima, które były ulubionym drzewem orzecha czarnego? Cóż, fasola lima, taka lub inna, może być dostępna przez jakiś czas, ponieważ te sprytne rośliny strączkowe mogą również przechytrzyć przędziorków. Naukowcy z Uniwersytetu Kioto w Japonii odkryli, że nie tylko fasola lima w swoim eksperymencie uwalniała substancje chemiczne, które osłabiły ich własny smak, ale te same substancje chemiczne spowodowały nową falę ochrony dla swoich sąsiadów. Związki ostrzegały przed uszkodzonymi roślinami bobu, że kłopoty są w drodze. Rośliny te z kolei wysyłały swój własny arsenał chemikaliów, które nie tylko odstraszyły przędziorków, ale także zawołały w rezerwatach gatunek roztocza, który zjadł obrażających.!
Naukowcy ustalili, że sygnalizacja z uszkodzonych roślin jest wywoływana przez chemikalia w ślinie szkodników owadzich. Podczas tych przykładów widać, jak rośliny mogą uniknąć uszkodzenia owadów dzięki jakimś sztucznym sztuczkom chemicznym, niektóre owady nie zajmują drugiego miejsca. Aby nie być gorszym, gatunek żeńskiej pasożytniczej osy może nakłonić rośliny, które nazywa domem, do wytworzenia zapachu, który przyciąga samce jej gatunku.
Nigdy nie było lepszej okazji dla naukowców, aby zastosować te lekcje komunikacji przekazanej od natury do nowoczesnych systemów uprawy i miejskich ogrodniczych ustawień niż w dzisiejszym świecie. Szybko rozwijająca się baza wiedzy prawdopodobnie doprowadzi do większej biologicznej kontroli szkodników, zmniejszenia zależności od syntetycznych pestycydów, hodowli roślin i selekcji odmian odpornych oraz genetycznie modyfikowanych roślin, które są w stanie uniknąć lub utrzymać atakujące organizmy..