Weird Science

Szczawik - ruchliwa roślina

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (5/2021):

Ilustracja

Ples M., Szcza­wik - ruch­liwa roślina, Bio­lo­gia w Szkole, 5 (2021), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 52-56

Ilustracja
Ruchy liści pod wpły­wem dotyku u szcza­wika
ani­ma­cja: doda­tek autora

Każdy z Was, dro­dzy Czy­tel­nicy, którzy mie­li­ście oka­zję zapo­znać się z moimi daw­niej­szymi arty­ku­łami, wie o jed­nym z moich koni­ków. Jest nim zagad­nie­nie wszel­kich ruchów roślin­nych. Dla­czego jed­nak ten temat uwa­żam za szcze­gól­nie cie­kawy, także z punktu widze­nia edu­ka­cji?

W edu­ka­cji jed­nym z czyn­ni­ków szcze­gól­nie ważn­ych z punktu widze­nia pro­cesu nau­cza­nia jest zain­te­re­so­wa­nie ucz­nia tema­tyką zajęć. Jeśli roz­pa­tru­jemy sprawę pod względem podziału świata oży­wio­nego na króle­stwa, to w podej­ściu do nau­cza­nia o przed­sta­wi­cie­lach zwie­rząt Ani­ma­lia i roślin Plan­tae (zosta­wia­jąc na razie na boku pozo­stałe króle­stwa, m.in. grzyby Fungi i pro­ti­sty Pro­ti­sta) z punktu widze­nia ucz­nia często możemy zano­to­wać, że jego uwaga sku­pia się naj­czę­ściej na orga­ni­zmach zwie­rzęcych. Można przy­pusz­czać, że dzieje się tak dla­tego, że zwie­rzęta są zwy­kle uzna­wane za bar­dziej inte­re­su­jące: są ruch­liwe, wyka­zują cie­kawe zacho­wa­nia, mogą nawiązy­wać kon­takt z innymi orga­ni­zmami (w tym z samym ucz­niem). Więk­sze zacie­ka­wie­nie zwie­rzętami bie­rze się zapewne też z ich więk­szego podo­bieńs­twa do nas samych. Jako ludzie nale­żymy wła­śnie do tego króle­stwa i łatwiej nam zro­zu­mieć - a przy­najm­niej chcemy tak sądzić - innych przed­sta­wi­cieli tej wła­śnie grupy.

Rośliny nato­miast - cho­ciaż po dokład­niej­szym zapo­zna­niu się z ana­to­mią repre­zen­tan­tów tego króle­stwa i mole­ku­lar­nymi pod­sta­wami ich meta­bo­li­zmu oka­zują się fascy­nu­jące – wydają się nie poru­szać, a ich odpo­wie­dzi na bodźce z oto­cze­nia są powolne w sto­sunku do tych obser­wo­wa­nych u zwie­rząt. Z tego powodu w oczach ucz­nia mogą się wyda­wać mało cie­kawe, co sta­nowi dosyć poważny pro­blem w pro­ce­sie edu­ka­cyj­nym.

Jed­nym ze spo­so­bów na roz­bu­dze­nie zain­te­re­so­wa­nie świata roślin­nym może być poka­za­nie, że jego przed­sta­wi­ciele nie są wcale tacy bierni. Oczy­wi­ście możemy w tym celu zasto­so­wać egzo­tyczne – jeśli cho­dzi o nasze śro­do­wi­sko natu­ralne – rośliny, takie jak mięso­żerna mucho­łówka ame­ry­kańska Dio­nea musci­pula, której pułapki zatrza­skują się w ciągu ułamka sekundy, albo czu­łek wsty­dliwy Mimosa pudica, którego liście zło­żone mają także zdol­ność do poru­sza­nia się w reak­cji na dotyk [1]. Hodowla tych roślin, cho­ciaż nie­zbyt skom­pli­ko­wana, to z powodu koniecz­no­ści zapew­nie­nia spe­cy­ficz­nych warun­ków może być jed­nak utrud­niona w warun­kach szkol­nej pra­cowni.

Myślę, że naj­bar­dziej inte­re­su­jącą możl­i­wo­ścią jest zapo­zna­nie ucz­niów ze szcze­gól­nie ruch­li­wymi rośli­nami natu­ral­nie występu­jącymi w naszym oto­cze­niu. Przy­kła­dem mogą być tutaj mięso­żerne rosiczki Dro­sera, których kilka gatun­ków występuje na tere­nie naszego kraju: rosiczka okrągło­listna Dro­sera rotun­di­fo­lia, rosiczka dłu­go­listna Dro­sera anglica, rosiczka pośred­nia Dro­sera inter­me­dia i rosiczka owalna Dro­sera ×obo­vata (natu­ralny gatu­nek mie­szańc­owy D. rotun­di­fo­liaD. anglica). Z całą sta­now­czo­ścią jed­nak zazna­czam tutaj, że wszyst­kie wymie­nione gatunki są na tere­nie naszego kraju objęte och­roną, a niek­tóre z nich są zagro­żone wygi­nięciem – dla­tego nie wolno nam doko­ny­wać żad­nych mani­pu­la­cji z nimi, a w szcze­gól­no­ści godne potępie­nia jest wyko­py­wa­nie roślin i próby ich hodowli w warun­kach sztucz­nych bez odpo­wied­nich zezwo­leń. Na szczę­ście jest możl­iwa hodowla rosi­czek spro­wa­dzo­nych do naszego kraju jako gatunki ozdobne – szcze­gól­nie w tym celu nadaje się rosiczka przy­ląd­kowa Dro­sera capen­sis (Fot.1), której hodowlę opi­sa­łem w jed­nym z poprzed­nich arty­ku­łów [2].

Fot.1 – Rosiczka przy­ląd­kowa

Liście pułap­kowe rosiczki są pokryte wło­skami wydzie­la­jącymi wabiącą owady lepką sub­stan­cją for­mu­jącą kro­ple podobne do rosy. To dzięki niej nie­wiel­kie zwie­rzęta zostają unie­ru­cho­mione na powierzchni liści, które następ­nie zamy­kają się wokół ofiary pod­le­ga­jącej stra­wie­niu (Fot.2).

Fot.2 – Liść rosiczki zamy­ka­jący się wokół unie­ru­cho­mio­nej mrówki

Innym przy­kła­dem szcze­gól­nie szyb­kiego ruchu roślin jest ten wyko­ny­wany po dotk­nięciu przez pręciki kwia­towe ber­be­ry­sów, np. ber­be­rysu zwy­czaj­nego Ber­be­ris vul­ga­ris lub ozdob­nego ber­be­rysu Thun­berga Ber­be­ris thun­ber­gii [3]. Przy­pa­dek ten jest szcze­gól­nie istotny dla przy­rod­nika, ponie­waż ber­be­rysy występują w naszym oto­cze­niu pow­szech­nie – z ich ozdob­nych odmian for­muje się często śród­miej­skie lub par­kowe żywo­płoty.

Roz­my­śla­jąc nad kolej­nymi przy­kła­dami pow­szech­nie występu­jących w naszym oto­cze­niu roślin obda­rzo­nych zdol­no­ścią do zau­wa­żal­nych gołym okiem ruchów wpa­dłem na pewien trop.

Szcza­wik

Roślina, o której chcę dziś opo­wie­dzieć należy do rodziny szcza­wi­ko­wa­tych Oxa­li­da­ceae. Jest to dosyć liczna grupa, ponie­waż bej­muje pięć rodza­jów (osko­mian Averr­hoa, szcza­wik Oxa­lis, Bio­phy­tum, Dapa­niaSar­co­theca) repre­zen­to­wa­nych przez około 570 gatun­ków, z czego zde­cy­do­wana więk­szość należy do rodzaju szcza­wik [4]. Wła­śnie do tego rodzaju należą też jedyni przed­sta­wi­ciele rodziny występu­jący w Pol­sce. Szcza­wi­ko­wate są wybit­nie kosmo­po­li­tyczne, występują pra­wie na całej Kuli Ziem­skiej, z wyjąt­kiem wyjąt­kowo nie­go­ścin­nych tere­nów: obu bie­gu­nów, a także pustyń. W Euro­pie rodzina jest sto­sun­kowo słabo repre­zen­to­wana - naj­więk­sze zróżn­i­co­wa­nie osiąga we wschod­niej Azji, Ame­ryce Połu­dnio­wej i połu­dnio­wej Afryce. Część gatun­ków zna­la­zła zna­cze­nie prak­tyczne jako rośliny jadalne: bulwy szcza­wika bul­wia­stego Oxa­lis tube­rosa są wyko­rzy­sty­wane kuli­nar­nie na tere­nach gór­skich Ame­ryki Połu­dnio­wej. Osko­mian pospo­lity Averr­hoa caram­bola dostar­cza smacz­nych owo­ców nazy­wa­nych karam­bo­lami. Kilka gatun­ków szcza­wi­ków jest też upra­wia­nych jako rośliny ozdobne.

Szcza­wiki Oxa­lis zaw­dzięczają swoją nazwę obec­no­ści w ich tkan­kach sto­sun­kowo dużych ilo­ści kwasu szcza­wio­wego H2C2O4. Co cie­kawe, mimo podo­bieńs­twa nazwy nie są one bli­sko spo­krew­nione ze szcza­wiem Rumex (także zawie­ra­jącym wspom­niany kwas, który wziął swoją nazwę wła­śnie od tej rośliny), nale­żącym do rodziny rde­sto­wa­tych Poly­go­na­ceae.

Jeśli cho­dzi o repre­zen­tan­tów szcza­wi­ków, to spo­śród 20 gatun­ków spo­ty­ka­nych w Euro­pie, rodzime dla naszego kon­ty­nentu są jedy­nie dwa. Natu­ralne śro­do­wi­sko Pol­ski może się nato­miast poch­wa­lić tylko jed­nym gatun­kiem. Jest to szcza­wik zajęczy Oxa­lis ace­to­sella. Poza nim na tere­nie naszego kraju stwier­dzono występo­wa­nie następu­jących gatun­ków:

W swoim ogro­dzie tra­fi­łem na roślinę, którą łatwo było ziden­ty­fi­ko­wać jako nale­żącą do rodzaju szcza­wik (Fot.3).

Fot.3 – Szcza­wik spot­kany przez autora w ogro­dzie

Szcza­wiki z racji wyglądu liści i podob­nego pokroju często bywają mylone z przed­sta­wi­cie­lami koni­czyn Tri­fo­lium, np. z koni­czyną roze­słaną Tri­fo­lium repens (Fot.4).

Fot.4 – Koni­czyna roze­słana

Bliższe przyj­rze­nie się liściom ujaw­nia jed­nak wyraźne różn­ice między obiema rośli­nami (Fot.5).

Fot.5 – Wygląd liści; a – szcza­wik, b – koni­czyna

Jak widzimy, listki skła­da­jące się na liście zło­żone szcza­wiku i koni­czyny różnią się – te pierw­sze są odw­rot­nie ser­co­wate, zaś dru­gie odw­rot­nie jajo­wate. Dodat­kowo listki koni­czyny są deli­kat­nie ząb­ko­wane i posia­dają jasną pod­ko­wia­stą plamę.

Zasta­na­wia­jąc się, z którym przed­sta­wi­cie­lem szcza­wi­ków mam do czy­nie­nia zau­wa­ży­łem kwiat (Fot.6). Był on nie­wielki i żółty. Po bliższym zba­da­niu udało się usta­lić, że kwiaty tego szcza­wika są pro­mie­ni­ste o syme­trii 5-krot­nej. Wyste­pują w wierz­chot­ko­wa­tych kwia­to­sta­nach zgru­po­wa­nych po dwa do pięciu. Płatki korony są podłu­go­wate i odw­rot­nie jajo­wate, a działki kie­li­cha mniej więcej o połowę krót­sze i zwy­kle rów­no­wąskie, wznie­sione i trwałe. Szy­pułki kwia­tów osiągają 5-10 mm dłu­go­ści, a u ich nasady wyra­sta drobna, rów­no­wąska przy­sadka o dłu­go­ści do około 2 mm. Pąki kwia­towe zwy­kle luźno zwi­sają. Pręciki występują w dwóch okółk­ach: jed­nym nit­kach dłuższych i jed­nym o krót­szych. Zalążnia posiada 5 szy­jek zakończo­nych zna­mio­nami.

Fot.6 – Kwiat szcza­wiku

Barwa kwiatu pozwala od razu usta­lić, że na pewno nie jest to szcza­wik zajęczy, ponie­waż płatki korony jego kwia­tów są białe lub deli­kat­nie różo­wawe. Spo­śród wymie­nio­nych gatun­ków żyjących w Pol­sce na żółto kwitną szcza­wik rożk­o­waty, szcza­wik Dil­lena i szcza­wik żółty. Aby je odróżnić należy przyj­rzeć się w powięk­sze­niu szy­pułkom kwia­tów (lub owo­ców) – szcza­wik żółty w prze­ci­wieńs­twie do dwóch pozo­sta­łych wyka­zuje przy ich pod­sta­wie obec­ność zgru­bia­łych kola­nek (Fot.7), nato­miast brak jest u niego przy­list­ków przy­ro­śniętych do ogon­ków liścio­wych.

Fot.7 – Pod­stawa szy­pu­łek kwia­to­wych szcza­wiku żółt­ego, strzałki wska­zują zgru­białe kolanka

Dzięki pro­stej ana­li­zie szcze­gółów ana­to­micz­nych mogłem więc stwier­dzić, że mam do czy­nie­nia ze szcza­wi­kiem żółtym, który występuje natu­ral­nie we wschod­niej Azji – w Chi­nach, Korei, na wscho­dzie Rosji oraz na Wyspach Japońs­kich. Można go spot­kać na sie­dli­skach antro­po­ge­nicz­nych w rodzaju traw­ni­ków i pól. Chęt­nie zada­ma­wia się w ogro­dach i par­kach, na tere­nach kole­jo­wych i przy­dro­żach, często rośnie także w gle­bie nanie­sio­nej w załomy murów. Nie jest wybredny - tak samo chęt­nie żyje w pełnym słońcu, jak i w półc­ie­niu, na bar­dzo różn­ych gle­bach, naj­chęt­niej jed­nak na wil­got­nych. W naszym kli­ma­cie siewki kiełk­ują w maju, a nie­długo po nich upo­ja­wiają się pędy wyra­sta­jące z kłączy. Szcza­wik żółty kwit­nie w Euro­pie Środ­ko­wej od czerwca do paździer­nika [6]. Kwiaty otwie­rają się regu­lar­nie między godziną 8 a 9 rano, a w nocy i pod­czas dni poch­mur­nych pozo­stają stu­lone. Roślina jest owa­do­pylna, a nasiona roz­sie­wane są pod­czas gwałt­ow­nego otwie­ra­nia się doj­rza­łych tore­bek pod wpły­wem dotk­nięcia (bal­lo­cho­ria) - są wyrzu­cane na odle­głość do kilku metrów [7].

Owoce oma­wia­nej rośliny są wydłu­żone, w prze­kroju pięcio­kan­cia­ste. Mają formę torebki o dłu­go­ści do 1,5 cm (Fot.8). Torebka jest pięcio­ko­mo­rowa i w każdej z komór zawiera po 4–10 nasion. Nasiona są w for­mie jajo­wate o dłu­go­ści około 1,5 mm – ich barwa jest brązowa. Na powierzchni nasion występują cha­rak­te­ry­styczne poprzeczne bruzdy i jedna podłużna.

Fot.8 – Owoc szcza­wiku żółt­ego

Liście szcza­wika żółt­ego – podob­nie jak pozo­sta­łych gatun­ków – w nocy lub w chłod­niej­sze dni opa­dają i stu­lają się razem. Co jed­nak dla nas naj­cie­kaw­sze, roślina wyka­zuje też sej­smo­na­stię to zna­czy opi­sany ruch może być odpo­wie­dzią na bodziec mecha­niczny. Aby doko­nać obser­wa­cji wystar­czy w sło­neczny, dosyć cie­pły dzień przyj­rzeć się liściom szcza­wiku. W takich warun­kach powinny być one wypro­sto­wane, a usy­tu­o­wa­nie bla­szek liścio­wych mniej więcej rów­no­le­głe do powierzchni gruntu (Fot.9, u góry).

Fot.9 – Sej­smo­na­stia szcza­wiku; u góry – pozy­cja nor­malna, u dołu – po dotk­nięciu

Wystar­czy jed­nak dotk­nąć rośliny lub deli­kat­nie prze­cze­sać dło­nią po liściach, by w nie­dłu­gim cza­sie (zwy­kle kil­ka­dzie­siąt sekund) listki opa­dły w kie­runku pod­łoża i stu­liły się razem (Fot.9, u dołu).

Opi­sany ruch jest łatwiej zaob­ser­wo­wać w przy­padku poje­dyn­czego liścia, na kon­tra­sto­wym tle (Fot.10). W pozy­cji natu­ral­nej listki są roz­ło­żone (Fot.10A).Jak widać, po dotyku listki szcza­wiku wyraźnie opa­dają (Fot. 10B).

Fot.10 – Sej­smo­na­stia szcza­wiku; A – pozy­cja nor­malna, B – po dotk­nięciu

Po pew­nym cza­sie listki wra­cają do swo­jej wyj­ścio­wej pozy­cji – zwy­kle trwa to od kil­ku­na­stu do kil­ku­dzie­sięciu minut.

Wyja­śnie­nie

Opi­sany w niniej­szym arty­kule ruch, jak juz wspom­niano, nalezy do nastii. Są to ruchy wygięciowe, których kie­ru­nek jest nie­za­leżny od dzia­ła­nia bodźca. Nastie, odmien­nie do tro­pi­zmów, są w więk­szo­ści ruchami spo­wo­do­wa­nymi przez zmiany tur­goru spe­cja­li­zo­wa­nych komórek. Bio­rąc pod uwagę rodzaj bodźca można wyróżnić m.in. che­mo­na­stię, ter­mo­na­stię, foto­na­stię i sej­smo­na­stię (odpo­wiedź na bodźce mecha­niczne, ale też ter­miczne i elek­tryczne).

Dotyk wywo­łuje kaskadę zda­rzeń, której efek­tem jest prze­miesz­cze­nie się okre­ślo­nych jonów w poprzek błony komór­ko­wej. W przy­padku zmian tur­goru komórek odpo­wie­dzial­nych za ruchy sej­smo­na­styczne naj­ważn­iej­szym czyn­ni­kiem jest naj­praw­do­po­dob­niej ruch katio­nów potasu K+. W wyniku pobu­dze­nia są one inten­syw­nie tran­s­por­to­wane na zew­nątrz komórek, co zgod­nie z pra­wami osmozy pociąga za sobą także wypływ wody z pro­to­pla­stów. Zmiana tur­goru skut­kuje zmianą wymia­rów komórek, co z powodu ich dużej ilo­ści w obrębie tkanki daje efekt makro­sko­po­wego ruchu. Pow­rót do stanu wyj­ścio­wego wymaga prze­tran­s­por­to­wa­nia wody ponow­nie do wnętrza komórek, co zaj­muje rośli­nie pewien czas. Celem obser­wo­wa­nego ruchu może być np. regu­la­cja tran­s­pi­ra­cji lub uni­ka­nie rośli­no­żer­ców.

Lite­ra­tura:

Auto­rem foto­gra­fii i rysun­ków jest Marek Ples.

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.

Marek Ples

Aa