Weird Science

O rosiczce słów kilka, czyli wyhoduj żywą muchołapkę!

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (1/2016):

Ilustracja

Ples M., O rosiczce słów kilka, czyli wyho­duj żywą mucho­łapkę!, Bio­lo­gia w Szkole, 1 (2016), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 51-56

Rośliny trak­tu­jemy naj­czę­ściej jako ele­ment kra­jo­brazu. Wiemy, że są one żywe, ale prze­ważnie zmiany, którym pod­le­gają są zbyt sub­telne i powolne by można je było dostrzec w krót­kim cza­sie. Nie zaw­sze świa­do­mie, ale pow­szech­nie prze­ciw­sta­wiamy rośli­nom zwie­rzęta, z racji różnic dzie­lących te dwie grupy orga­ni­zmów. Weźmy pod uwagę choćby zdol­ność ruchu, o której wspo­mi­na­łem w poprzed­nim nume­rze „Bio­lo­gii…” w odnie­sie­niu do Mimozy wsty­dli­wej (Mimosa pudica) – rośliny wydają się być jej pozba­wione, zwie­rzęta zaś prze­ważnie są dosyć ruch­liwe [1]. Jesz­cze ważn­iej­sza wydaje się być kwe­stia odmien­no­ści w spo­so­bie pozy­ski­wa­nia sub­stan­cji pokar­mo­wych, tj. samo­żyw­no­ści u roślin oraz cudzo­żyw­no­ści u zwie­rząt.

Inte­re­su­jącą grupą roślin są te, które nazy­wamy owa­do­żer­nymi. Trzeba jed­nak zazna­czyć, że ter­min ten nie jest całk­o­wi­cie ści­sły. Bar­dziej pra­wi­dłowo byłoby nazy­wać je rośli­nami mięso­żer­nymi, ponie­waż owady nie są jedy­nymi orga­ni­zmami, jakie mogą padać ich ofiarą.

Rośliny mięso­żerne nie są wcale takim rzad­kim feno­me­nem, jak mogłoby się wyda­wać – odno­to­wano przy­najm­niej 600 różn­ych gatun­ków. Nie jest to także grupa jed­no­rodna sys­te­ma­tycz­nie, a adap­ta­cje umożl­i­wia­jące im taki spo­sób zdo­by­wa­nia pokarmu pow­stały w toku ewo­lu­cji nie­za­leżnie od sie­bie przy­najm­niej pięcio­krot­nie w obrębie różn­ych rzędów króle­stwa roślin [2]. Wspólną cechą wszyst­kich z nich jest wytwa­rza­nie różn­ego rodzaju puła­pek słu­żących wabie­niu i chwy­ta­niu ofiar.

Dla­czego rośliny mięso­żerne są takie fascy­nu­jące? Myślę, że jedną z możl­i­wych odpo­wie­dzi jest to, że wydają się one łączyć w sobie cechy typowo roślinne z tymi, które zwy­kle przy­pi­su­jemy jedy­nie zwie­rzętom.

Rośliny mięso­żerne zasie­dlają często spe­cy­ficzne śro­do­wi­ska, przez co ich uprawa może nastręczać pew­nych trud­no­ści. Ist­nieją jed­nak gatunki, których wyma­ga­nia nie są prze­sad­nie trudne do zaspo­ko­je­nia w szkol­nych, uczel­nia­nych, czy nawet domo­wych warun­kach. Jed­nym z nich jest rosiczka przy­ląd­kowa (Dro­sera capen­sis), o której chciałbym opo­wie­dzieć w niniej­szym arty­kule.

Uprawa i obser­wa­cje

Rosiczka przy­ląd­kowa (Dro­sera capen­sis) występuje natu­ral­nie na połud­niu Afryki, w rejo­nie Przy­lądka Dobrej Nadziei.

Wyma­ga­nia rośliny są dosyć spe­cy­ficzne. Potrze­buje ona nie­zbyt żyznej gleby - naj­le­piej nadaje się mie­szanka kwa­śnego torfu i per­litu lub gru­bo­ziar­ni­stego pia­sku. Wyma­gane jest dosyć dobre nasło­necz­nie­nie sta­no­wi­ska. Doniczka powinna być sto­sun­kowo duża i wysoka, ponie­waż roślina ma sil­nie roz­wi­nięty sys­tem korze­niowy.

O ile rosiczka nie ma szcze­gól­nych wyma­gań co do wil­got­no­ści powie­trza (dobrze radzi sobie przy wil­got­no­ści w gra­ni­cach 40-70%), to pod­łoże powinno być stale wil­gotne, czy nawet mokre. Jest to zro­zu­miałe, ponie­waż w natu­rze roślina żyje na tere­nach pod­mo­kłych, bagnach oraz brze­gach jezior i rzek. Naj­ła­twiej to osiągnąć usta­wia­jąc doniczkę w pod­stawce z wodą - rosiczki nie powinno się pod­le­wać w inny spo­sób. Muszę tu ostrzec Czy­tel­nika, ponie­waż roślina ta jest bar­dzo wrażl­iwa na zanie­czysz­cze­nia mogące się znaj­do­wać w wodzie wodo­ciągo­wej. Z tego powodu do pod­le­wa­nia korzyst­nie jest uży­wać wody desz­czo­wej lub jesz­cze lepiej desty­lo­wa­nej [3].

Rosiczkę można rozm­na­żać wege­ta­tyw­nie poprzez sadzonki liściowe i korze­niowe, jed­nak zro­zu­miałe jest, że pierw­sze rośliny otrzy­mamy z nasion. W przy­padku rosiczki ich roz­miary są bar­dzo małe (Fot.1A). Są one wrze­cio­no­wa­tego ksz­tałtu, a ich dłu­gość wynosi mniej niż 1 mm. Przy więk­szych zbli­że­niach można zau­wa­żyć, że powierzch­nia nasie­nia jest cha­rak­te­ry­stycz­nie urzeźb­iona (Fot.1B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Nasiona rosiczki przy­ląd­ko­wej (Dro­sera capen­sis); A – nasiona w licz­bie około stu, B – zbli­że­nie poje­dyn­czego nasie­nia

Nasiona niek­tórych gatun­ków rosi­czek wyma­gają stra­ty­fi­ka­cji. Jest to pro­ces pole­ga­jący na zapew­nie­niu nasio­nom odpo­wied­nich warun­ków potrzeb­nych do wykiełk­o­wa­nia [4]. Polega to zwy­kle na umiesz­cze­niu nasion przed kiełk­o­wa­niem na okres 6-8 tygodni w chłod­nym miej­scu. Sprzy­ja­jącą dla nas oko­licz­no­ścią jest fakt, że rosiczka przy­ląd­kowa nie wymaga stra­ty­fi­ka­cji.

Nasiona należy wysie­wać bez­po­śred­nio na wil­gotną powierzch­nię kwa­śnego torfu pod­le­wa­nego przez pod­siąka­nie. Odle­głość między nasio­nami powinna wyno­sić przy­najm­niej 1 cm. Nasion nie powinno się przy­sy­py­wać tor­fem. Nie wolno dopu­ścić do prze­su­sze­nia! Nasiona pod­czas kiełk­o­wa­nia dobrze jest chro­nić przez zbyt sil­nym świa­tłem sło­necz­nym [5].

Nasiona kiełk­ują w ciągu 2-3 tygodni, cza­sem trzeba pocze­kać nieco dłu­żej. Młode rośliny są bar­dzo małe, o roz­mia­rach rzędu poje­dyn­czych mili­me­trów – łatwo je prze­o­czyć. Inte­re­su­jące jest, że już trzeci pow­sta­jący liść może pełnić funk­cję pułap­kową!

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Młoda siewka rosiczki przy­ląd­ko­wej

Młode rośliny są jed­nak zbyt małe, by efek­tyw­nie polo­wać. Można je więc dokar­miać np. nie­wiel­kimi sta­wo­no­gami. W takim przy­padku rośliny rosną dosyć szybko. Rosiczki, jako orga­ni­zmy pro­wa­dzące foto­syn­tezę, radzą sobie dosko­nale także bez dokar­mia­nia, lecz ich wzrost jest wtedy zau­wa­żal­nie wol­niej­szy. Kil­ku­cen­ty­me­trowe rośliny można roz­sa­dzić, tak by nie przesz­ka­dzały sobie wza­jem­nie.

Rosiczka jest rośliną wie­lo­let­nią, o sto­sun­kowo powol­nym wzro­ście. Doj­rza­łość osiąga po około roku od wykiełk­o­wa­nia. Przy­ziemna rozeta liściowa wyro­śniętych oka­zów może mieć kil­ka­na­ście cen­ty­me­trów śred­nicy, a cza­sem nawet więcej (Fot.3).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Doj­rzały okaz rosiczki

Przy niższej tem­pe­ra­tu­rze oto­cze­nia roślina może tra­cić liście, lecz po zapew­nie­niu odpo­wied­nich warun­ków poja­wiają się nowe.

Kwit­nie­nie rosiczki następuje naj­czę­ściej w okre­sie let­nim. Roślina wytwa­rza wtedy długi (do 30 cm) wznie­siony pęd, na którym jest osa­dzony kwia­to­stan w for­mie pozor­nego grona skła­da­jącego się zwy­kle z kilku do kil­ku­na­stu kwia­tów. Cza­sem jed­nak rosiczka wyksz­tałca bliźn­ia­cze kwia­to­stany osa­dzone na jed­nym pędzie (Fot.4).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Kwia­to­stany rosiczki przy­ląd­ko­wej

Kwiaty doj­rze­wają kolejno – w danym momen­cie w pełni roz­wi­nięty jest naj­czę­ściej tylko jeden z nich. W przy­padku kwia­to­sta­nów bliźn­ia­czych możemy się jed­nak cie­szyć wido­kiem dwóch całk­o­wi­cie roz­wi­niętych kwia­tów (Fot.5). Ich barwa, w zależn­o­ści od odmiany może zawie­rać się w prze­dziale od bia­łej, przez fio­le­tową, aż do pur­pu­ro­wej.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Kwiaty rosiczki przy­ląd­ko­wej

Wie­lo­krotne, dłu­go­tr­wałe kwit­nie­nie wyraźnie osła­bia roślinę.

Rosiczka jest samo­pylna, więc bez szcze­gól­nych zabie­gów po kwit­nie­niu można uzy­skać nasiona. W tym celu prze­kwi­tłe kwia­to­stany pozo­sta­wia się do wysch­nięcia, a następ­nie wytrząsa nad kartką papieru. Zebrane w ten spo­sób nasiona można prze­cho­wy­wać w suchym i prze­wiew­nym miej­scu przez dłuższy czas.

Z naszego punktu widze­nia naj­bar­dziej są inte­re­su­jące liście rosiczki. U opi­sy­wa­nego gatunku są one rów­no­wąskie, dłu­gie do 15 cm i sze­ro­kie do 5 mm. Wierz­cho­łek liścia jest zao­krąglony lub zakończony tępo. Młode liście są wznie­sione, zaś star­sze ukła­dają się bar­dziej pła­sko, rów­no­le­gle do pod­łoża.

Liść jest pokryty wło­skami gru­czo­ło­wymi, które są roz­ło­żone gęsto wzdłuż kra­wędzi liścia, zaś pośrodku ich roz­miesz­cze­nie jest nieco rzad­sze. Wydzie­lają one płynną sub­stan­cję o słod­ka­wym zapa­chu. Ciecz zbiera się na zakończe­niach wło­sków, gdzie for­muje błysz­czące kro­ple (Fot.6). Przy­po­mi­nają one kro­ple rosy, czemu roślina zaw­dzięcza swoją nazwę.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Liść pułap­kowy rosiczki przy­ląd­ko­wej; w pra­wym gór­nym roku uka­zano powięk­sze­nie wło­sków gru­czo­ło­wych z widoczną war­stwą lep­kiej cie­czy.

Płyn pokry­wa­jący wło­ski jest bar­dzo lepki. Owady np. mrówki zwa­bione przez rosiczkę przy­le­piają się do nich z łatwo­ścią. Następ­nie można zaob­ser­wo­wać, że wło­ski wygi­nają się ku owa­dowi. Cały liść także ulega wygięciu opla­ta­jąc ofiarę i zamy­ka­jąc ją w swoim wnętrzu (Fot.7). Pro­ces ten trwa kilka godzin. Owad ginie naj­czę­ściej w wyniku udu­sze­nia lub wyczer­pa­nia.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Spo­sób dzia­ła­nia liścia pułap­ko­wego rosiczki; A – Mrówka (zazna­czona strzałką) unie­ru­cho­miona na powierzchni liścia – 0 min; B, C, D, E, F – kolejne fazy zamy­ka­nia się liścia: B – 10 min, C – 60 min, D – 120 min, E – 180 min, F – 240 min

Roślina zaczyna wydzie­lać wtedy sub­stan­cje che­miczne, dzięki którym tkanki mięk­kie ofiary zostają stra­wione i w for­mie płyn­nej wch­ło­nięte przez powierzch­nię liścia. Trwa to zwy­kle kilka dni, cza­sem dłu­żej. Po tym cza­sie liść się otwiera, a pozo­sta­ło­ści (chi­ty­nowy pan­cerz) ofiary zostają usu­nięte, na przy­kład zdmuch­nięte przez wiatr. Liść następ­nie jest gotowy do sch­wy­ta­nia kolej­nej ofiary. Trwa­łość puła­pek jest ogra­ni­czona – po kilku, naj­czę­ściej około trzech „posiłk­ach” liście obu­mie­rają, po czym są szybko zastępo­wane nowymi.

Nie powinno się umiesz­czać na liściach rosiczki owa­dów mar­twych, ponie­waż zostaną zigno­ro­wane przez roślinę jako nie­ru­chome. Nie wolno też w tym celu wyko­rzy­sty­wać pokar­mów prze­zna­czo­nych dla ludzi, np. goto­wa­nego mięsa, gdyż może to zasz­ko­dzić rośli­nie. Godne nato­miast pole­ce­nia jako pokarm są mrówki, zie­miórki i inne nie­wiel­kie sta­wo­nogi. Dobrze nadaje się w tym celu także wywilżna kar­ło­wata, znana sze­rzej jako muszka owo­cowa (Dro­so­phila mela­no­ga­ster).

Wyja­śnie­nie

W tym miej­scu można się zasta­no­wić dla­czego wła­ści­wie rosiczka poluje. Jako roślina zie­lona jest prze­cież samo­żywna. Jest więc zdolna do wytwo­rze­nia potrzeb­nych do życia związ­ków orga­nicz­nych z mate­rii nie­or­ga­nicz­nej na dro­dze foto­syn­tezy, tj. przy wyko­rzy­sta­niu świa­tła.

Rosiczka (podob­nie jak i inne rośliny mięso­żerne) żyje jed­nak w śro­do­wi­sku o małej dostęp­no­ści niek­tórych sub­stan­cji mine­ral­nych w gle­bie, m.in. azotu. Azot, jako skład­nik np. bia­łek, jest nato­miast jed­nym z pier­wiast­ków bio­gen­nych, czyli koniecz­nych do życia.

Jak to możl­iwe, że jaki­kol­wiek orga­nizm może cier­pieć na nie­do­bór azotu, skoro sta­nowi on około 78% składu powie­trza? Nie­stety, wolny azot w postaci homo­a­to­mo­wych cząste­czek N2 z racji swo­ich wła­ści­wo­ści che­micz­nych pozo­staje wła­ści­wie nie­do­stępny dla roślin i zwie­rząt. Zde­cy­do­wana więk­szość azotu zostaje prze­ksz­tałc­ona do postaci dostęp­nych innym orga­ni­zmom za pośred­nic­twem wolno żyjących bak­te­rii azo­to­wych, np. z rodzaju Rhi­zo­bium. Bak­te­rie te posia­dają zdol­ność do pobie­ra­nia azotu atmos­fe­rycz­nego. W ten spo­sób azot zostaje związany w postaci np. jonów amo­no­wych NH4+ i glu­ta­miny, będącej jed­nym z ami­no­kwa­sów. Dopiero te związki mogą być wyko­rzy­sty­wane przez rośliny, a w kon­se­kwen­cji także przez zwie­rzęta i inne orga­ni­zmy.

Niek­tóre rośliny weszły w sym­biozę z bak­te­riami azo­to­wymi, przez co uzy­skały łatwy dostęp do źródła związ­ków azo­to­wych. U więk­szo­ści bobo­wa­tych (Faba­ceae) występują bro­dawki korze­niowe, w których żyją sym­bio­tyczne bak­te­rie zapew­nia­jące gospo­da­rzowi azot w przy­swa­jal­nej postaci [6].

Zupełnie innym spo­so­bem pozy­ski­wa­nia związ­ków azo­to­wych jest wła­śnie mięso­żer­ność. Białko zwie­rzęce jest prze­cież boga­tym źródłem tego pier­wiastka w łatwej do przy­swo­je­nia postaci. Nie powinno więc dzi­wić, że do pozy­ski­wa­nia azotu w ten spo­sób przy­sto­so­wało się wiele rodzin z króle­stwa roślin, m.in. dzba­necz­ni­ko­wate (Nepen­tha­ceae), roso­list­ni­ko­wate (Dro­so­phyl­la­ceae), kap­tur­ni­co­wate (Sar­ra­ce­nia­ceae), rosicz­ko­wate (Dro­se­ra­ceae) i inne. Rośliny te mogą w ten spo­sób zdo­by­wać także inne potrzebne im sub­stan­cje.

Mecha­nizm dzia­ła­nia pułapki u rosi­czek jest dosyć inte­re­su­jący. Unie­ru­cho­miony przez okle­je­nie lepką wydzie­liną owad sza­mo­cząc się podrażnia naj­bli­żej leżące wło­ski. Bodziec ten powo­duje wygi­na­nie się sąsied­nich wło­sków w kie­runku ofiary, co skut­kuje jesz­cze dokład­niej­szym jej unie­ru­cho­mie­niem. Jest to przy­kład hap­to­na­stii, tzn. ruchu wywo­ła­nego okre­ślo­nym rodza­jem bodźca doty­ko­wego, w odróżn­ie­niu od sej­smo­na­stii np. mimozy, gdzie bodźcem może być dowolny dotyk [1].

W przy­padku rosiczki nie mamy jed­nak do czy­nie­nia jedy­nie z hap­to­na­stią, ponie­waż dużą rolę odgrywa tu także odpo­wiedź na bodźce che­miczne czyli che­mo­na­stia [7].

Rów­no­le­gle wydzie­lany jest m.in. kwas mrów­kowy i enzymy pro­te­o­li­tyczne, które roz­kła­dają białka. Możl­iwe do stra­wie­nia tkanki owada zostają roz­pusz­czone, a pow­stały płyn roślina wch­ła­nia przez powierzch­nię liści.

U innych roślin mięso­żer­nych występują odmienne przy­sto­so­wa­nia do chwy­ta­nia owa­dów. Mucho­łówka ame­ry­kańska (Dio­naea musci­pula) wyksz­tałca liście pułap­kowe skła­da­jące się z dwóch bla­szek, na których znaj­dują się wło­ski czu­ciowe. Blaszki skła­dają się po potrące­niu wło­sków przez owada zamy­ka­jąc go w środku. Inne, np. dzba­necz­nik (Nepen­thes) czy kap­tur­nica (Sar­ra­ce­nia) wytwa­rzają pułapki wypełn­ione cie­czą, w której toną zwa­bione owady. Tłu­stosz (Pin­gu­i­cula) działa podob­nie do rosi­czek: jego liście są pokryte lepką sub­stan­cją wabiącą i unie­ru­cha­mia­jącą nie­wiel­kie owady. Także w tym przy­padku liść zwija się, po czym następuje stra­wie­nie ofiary. Mięso­żerne są też niek­tóre rośliny wodne, np. występu­jące w Pol­sce pły­wacz zwy­czajny (Utri­cu­la­ria vul­ga­ris) i aldro­wanda pęche­rzy­ko­wata (Aldro­vanda vesi­cu­losa).

Myślę, że uprawa rosiczki przy­ląd­ko­wej może być wspa­nia­łym doświad­cze­niem dla każd­ego fascy­nata nauk przy­rod­ni­czych. Pozwala to w prak­tyczny spo­sób zapo­znać się z pro­ble­ma­tyką ruchu roślin i pozy­ski­wa­nia potrzeb­nych skład­ni­ków odżyw­czych. Mogę zapew­nić Czy­tel­nika, że uzy­ska­nie z mikro­sko­pij­nego nasie­nia doj­rza­łej, pięk­nej i tak inte­re­su­jącej rośliny dostar­cza olbrzy­miej satys­fak­cji. Opi­sany gatu­nek rosiczki jest na tyle mało wyma­ga­jący i łatwy w upra­wie, że można się poku­sić o zało­że­nie hodowli w szkol­nej pra­cowni bio­lo­gicz­nej, co na pewno przy­nie­sie wiele korzy­ści. Jedną z naj­ważn­iej­szych jest możl­i­wość roz­bu­dze­nia cie­ka­wo­ści przy­rod­ni­czej u ucz­niów i wszyst­kich zain­te­re­so­wa­nych.

Lite­ra­tura:

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Uzu­pełn­ie­nie autora

Jako doda­tek do powyższego arty­kułu chciałbym zapre­zen­to­wać film:

Marek Ples

Aa