Kurioza naukowe / Scientific curiosities ISSN 1176-7545; rok XIV; No 3404

Zestawienie tematyczne prowadzone na bieżąco

 

Jedno zdumienie dziennie...

 

.

Balistyczny rekord roślin.

Możliwość rozszerzania zasięgu bytowania to dla wszystkich organizmów żywych sprawa absolutnie zasadnicza. Zwierzęta najczęściej przemieszczają się same, opanowują nowe tereny, które potem przejmowane są przez potomstwo. Rośliny, które najczęściej nie są zdolne do samodzielnego przemieszczania się, wykorzystują do tego celu zwierzęta, za wynagrodzeniem, lub powierzają losy przyszłych pokoleń czynnikom fizycznym takim jak ruchom powietrza czy wody. Mówimy tu o rożnego choriach, anemochoria to rozsiewanie nasion przez wiatr, hydrochoria przez ruch wody, zoochoria - przez zwierzęta na różne sposoby, itp. Dla roślin zasadniczą sprawą jest możliwość rozprowadzania genomu poza najbliższe otoczenie, co daje gwarancję genetycznego zróżnicowania populacji. Robią to przy pomocy pyłku którego losy powierzają wiatrowi, pływowi wody czy zwierzętom. Mówimy wtedy o anemofilii (większość roślin nagozalążkowych to anemofile), zoofilii (większość uprawnych roślin dwuliściennych to zoofile), hydrofilii (spotykana rzadko), itp. 
Jednak niektóre rośliny przejęły inicjatywę w 'swoje ręce', opanowały przemyślne sposoby czynnego rozszerzenia zakresu występowania swojego potomstwa. Najczęściej jest to balistyka, którą człowiek opanował kilkaset lat temu dla celów morderczych, a rośliny, wprost przeciwnie, opanowały balistykę dziesiątki milionów lat temu dla celów rozrodczych. 
Warto popatrzeć na balistyczne osiągnięcia roślin. Interesującym przykładem jest morwa biała (Morus alba, rodz. Moraceae - morwowate), pospolita roślina pochodząca z Chin północnych, niezbędna do hodowli jedwabników, uprawiana też jako roślina ozdobna. Morwa ma kwiaty rozdzielnopłciowe, ma osobnych kwiatach są komórki rozrodcze żeńskie, na innych męskie. Rozdzielnopłciowość ogranicza samozapylenie, które dla populacji jest zwykłe szkodliwe. Pyłek musi przedostać się z pylników kwiatów męskich na znamiona kwiatów żeńskich. Męskie kwiaty morwy to kilkucentymetrowe walcowate kotki z mnóstwem pręcików z pylnikami zawierającymi komory pyłkowe. W każdym pylniku jest ponad 20.000 komórek pyłkowych. Roślina nie czeka na przychylny powiew wiatru, sama zajmuje się wysłaniem pyłku w powietrze.
Robi to z niezwykłą siłą. Chmurkę pyłku wyrzuca z taką siła, że ziarna pyłku lecą z szybkością 200 m na sekundę, a cały proces wybuchu pyłkowego trwa zaledwie 25 μs (mikrosekunda - μs - jedna milionowa sekundy). Najkrótsze mrugnięcie okiem trwa kilkanaście razy dlużej, bo aż 350 μs.
Porównajmy to z innymi prędkościami. 200 m/s to 780 km/h, czyli ponad połowa tzw prędkości Macha, jednostki używanej w lotnictwie dla opisu szybkości lotu samolotu w stosunku do szybkości rozchodzenia się dźwięku w powietrzu wynoszącej 340 m/s (1 Ma = 1225 km/h). Pyłek więc wyskakuje z prędkością 0,63 Ma. Prędkość tę osiągnęły samoloty dopiero w 1939 r (755 km/h). 
Oczywiście proces ten nie jest uruchamiany mięśniami. Rośliny nie mają komórek kurczliwych działające dzięki kurczliwym białkom. Znane komórki kurczliwe roślin działają na zasadzie zmian turgoru. Tu mamy do czynienia z energią nagromadzoną w strukturach sprężystych. I jak naciągnięta sprężyna rozprężają się wyrzucając pyłek z komór pyłkowych. Tak działały średniowieczne katapulty. Ze względu na mały rozmiar pyłku, małą masę i duży opór powietrza, pyłek wznosi się tylko na wysokość 6 cm, wystarcza to jednak, by pochwycony przez ruch powietrza przenosić się dalej. Tak szybki proces można uchwycić tylko przy pomocy ultraszybkiej kamery wykonującej 10.000 zdjęć na sekundę. Oto klatka z takiego filmu w krytycznym momencie. 

Sam filmik oglądać można tu

Dla porównania szybkie przymykanie listów łownych muchołówki trwa aż 100 milisekund, a więc kilkadzisiąt tysięcy razy dłużej. Odbywa się to jednak w wyniku zmian turgoru komórek 'zawiasowych'. 
Znana z szybkości reakcji i siły uderzeniowej krewetka modliszkowata potrzebuje aż 2,7 milisekundy na wykonanie uderzenia. Jedną z najszybszych reakcji odznacza się pospolity w Polsce owad pienik ślinianka. Jego reakcja następuje dopiero po około jednej milisekundy. Owady jednak, choć to zwierzaki, do takich wyczynów nie posługują się mięśniami, ale enrgią akumulowaną w specjalnych strukturach elastycznych zbudowanych z rezyliny. 

O rezylinie jest też tu i tu.
O innych rekordach szybkości poczytać można tu.

u góry kwiaty męskie morwy białej (Morus alba), 
w tle ziarna pyłku różnych roślin

[QZE11::131];[QEP83::035];[QEQ37::231]2
w sieci: 18.11.2013; nr 3404

 

 


witrynę prowadzi
© R. Antoszewski
Titirangi, Auckland, 
Nowa Zelandia

(wybrane do publ. R. Antoszewskiego)

  Site Meter