2022.10.01.
Tomori világSzabadegyetemKommunikálnak a növények?

Kommunikálnak a növények?

 

Dr. Szigeti Zoltán az MTA Doktora, az ELTE nyugalmazott egyetemi tanára, biológia-kémia szakos tanár. Csaknem 50 éven át egyetemen kutatta és tanította a zöld növények életének legfontosabb jelenségeit, szerepüket környezetünk állapotának fenntartásában, javításában. Munkássága során a több mint százhúsz, tudományos folyóiratban megjelent cikken kívül több egyetemi jegyzet, tankönyv szerzője, társszerzője. 2020-ban jelent meg általános iskolás gyerekeknek írt ismeretterjesztő könyve, melynek címe: Beszélsz te növényül?

 

 

A növények képezik az élővilág evolúciósan legfiatalabb birodalmát, hiszen a szárazföldi virágos növények evolúciója csak kb. 200 millió évvel ezelőtt kezdődött. Fontos szerepük van a földi anyagforgalomban, és meghatározó jelentőségűek az atmoszféra oxigéntartalmának kialakításában és fenntartásában. A növények nem csak passzív elszenvedői a környezetükben történő eseményeknek. Érzékelik – többek között – a fényt, a gravitációt, a nedvességet, a hőt, és a bejövő ingereknek megfelelően reagálnak, például igyekeznek anyagcseréjükkel kivédeni, növekedésükkel elkerülni a káros hatásokat. Nem alaptalan azt feltételezni, hogy a növények – sokrétű működésük során – egymással és a környezetükkel is kommunikációs kapcsolatban vannak.

Ebben a rövid összefoglalóban a téma kutatásának az elmúlt negyven évben elért lényegesebb, általánosnak tekinthető eredményeit foglalom össze.

A növényi kommunikáció régóta foglalkoztatja a kutatókat, de a folyamat megismerésében lényegesnek tekinthető előrelépés az elmúlt négy évtizedben történt. 1983-ból származnak az első tudományos közlemények a „beszélő fákról”, amikor arról számoltak be, hogy egy bizonyos fűzfa egyed, amely egy lepke hernyója által megtámadott fajtársa mellett fejlődött, nagyobb ellenállást mutatott e kártevővel szemben, mint a rágást elszenvedő növénytől távolabb elhelyezkedő egészséges társai. Azt feltételezték, hogy a károsított egyed egy légnemű jellel figyelmeztette a közelében lévő, még érintetlen növényeket a fenyegető veszélyre. Ezt a feltételezést hamarosan nyárfával végzett vizsgálatokban megerősítették. Ezeket az eredményeket akkoriban nagyon kétkedve fogadták, de jóval később egy precízen kivitelezett kísérletben minden kétséget kizáróan bizonyították az illékony anyagokkal történő kommunikációt az egyedek között más fajok esetében is.

A kommunikáció eszközeként a növényeknek is szükségük van egy „nyelvre”, s ebben a nyelvben bizonyos illékony szerves anyagok jelentik a szavakat. Az egyes vegyületek mennyisége és részaránya a kibocsátott illóanyag keverékben lehetővé teszi számukra, hogy olyan komplex jeleket képezzenek, melyeket a nyelvészet analógiájára mondatoknak tekinthetünk. Régóta ismert az illóanyag kibocsátás a virágok esetében, ami nemcsak a beporzók vonzása szempontjából fontos, hanem a más növényekre gyakorolt hatás miatt is. Ezeknek az illóanyagoknak a másik növény általi érzékelése jobban növeli a rátermettséget, mert a virágok illékony anyagai a beporzás, a megtermékenyítés esélyeiről, lehetőségéről, állapotáról szolgáltatnak információt. Azonban a növényeknek nemcsak a virágai, hanem más szervei is bocsátanak ki olyan illó természetű anyagcseretermékeket, melyek, mint információközvetítők növelhetik a növényeknek a helyhez kötöttségükkel, a talajba gyökerezettségükkel járó kihívások elhárításának esélyét, illetve más növényekkel és egyéb szervezetekkel kialakított kapcsolatban is közvetítők lehetnek.

Feltételezik, hogy az illékony anyagok ősi funkciója a növényevők, vagy kórokozók támadása elleni közvetlen védekezés volt. Az evolúció során a növények először mikroorganizmusokkal kerültek kapcsolatba, majd jóval később a rovarokkal, és mindkét csoporttal szemben bonyolult felismerési és védekezési stratégiákat alakítottak ki. A mikrobák védő funkciójú illóanyagok kibocsátását váltják ki a növényekben. Feltételezhető, hogy a rovarokkal szemben alkalmazott kémiai védő mechanizmusok is a mikroorganizmusokkal szemben kialakítottakon alapulnak, és hosszas koevolúció során formálódtak.

A növények, helyhez kötöttek lévén, nem tudnak elmenekülni a veszélyek elől, ezért kényszerülnek arra, hogy kémiai és fizikai úton védjék meg magukat, mely védekezés során szöveteik a károsítókkal szemben riasztóvá, mérgezővé vagy hozzáférhetetlenné válnak. Ezek a közvetlen védekezés eszközei, de vannak közvetett védekezési módszerek is, melyek a növényevők természetes ellenségeinek a vonzását eredményezik. Ez utóbbi védekezésnek két fő típusa ismert: az egyik az ellenszolgáltatás alapú védelem, amikor a növény az őt rágó, fogyasztó ragadozójának táplálékot vagy elhelyezést kínál, a másik az információ alapú védelem, amikor a növény által kibocsájtott illóanyagok révén a növény károsítójának az ellensége értesül a növényevő jelenlétéről és helyéről. A szomszédos növényekből származó illóanyagok információt szolgáltathatnak az azonos, illetve más fajú, akár kompetitor növények jelenlétéről, a szomszédos növényeknek a növényevők általi érintettségéről, és a mechanikai sérüléseiről is.

Az illóanyagokban kódolt információ nem mindig egyértelmű, ugyanis a kibocsátott illóanyag-elegy a növény, vagy csak egy levél anyagcsere állapotának „ujjlenyomata”, ezért bármi, ami megváltoztatja ezt az állapotot, például valamilyen stressz, az az elegy információtartalmára is hat.  

Mivel a növényi jelérzékelés nem olyan érzékeny, mint a rovaroké, ezért valószínű, hogy az illóanyagok növényi érzékelését a légkör zavarai is jobban érintik, és a légköri oxidánsokkal bekövetkező reakciók még inkább rövidítik a hatótávolságot. Mindez azt jelzi, hogy a kibocsátónak nagyobb koncentrációban kell kijuttatnia az anyagot ahhoz, hogy a fogadó növényhez még érzékelhető koncentrációban jusson el.

Az illékony anyagokat zavaró tényezők közt jelentős szerepe van a légmozgásnak, a levegő erős hígító hatása ugyanis a hatótávolságot jelentősen csökkenti. Legtöbbször a hatás a növények közti távolság növekedésével arányosan, monoton csökken. Az illékony anyagok élettartama a levegőben a reakcióképes anyagoktól, különösen a légköri oxidánsoktól – így  például az ózontól – erősen függ. 

 

A téma bővebb kifejtése tanulmány formájában itt olvasható:

SZIGETI Zoltán – PARÁDI István: A növények kommunikációjáról – ami a föld felett történik, BOTANIKAI KÖZLEMÉNYEK 107(1): 19–32 (2020). http://www.botkozlem.elte.hu/hu/tart/2020t/02%20Szigeti%20Paradi.pdf 

 

Megkérdeztük a Tomori Pál Főiskola hallgatóit, mit jelent nekik a Tomori.