Dlaczego szyszka otwiera się po wyschnięciu
Sucha szyszka sosny ma szeroko rozchylone łuski. Po zwilżeniu potrafi je zamknąć, a potem otworzyć ponownie. Nie potrzebuje do tego korzeni ani liści. Za ruch odpowiada budowa materiału, z którego powstała.
Łuska reaguje na wilgoć
Dojrzałe szyszki nasienne wielu sosen rozchylają łuski w suchych warunkach, a zamykają je w wilgotnych. Ruch jest bierny: komórki dojrzałej łuski są martwe. Nie jest to skurcz mięśnia ani decyzja rośliny. Zmiana zawartości wody wpływa na ściany komórkowe i kształt całej łuski.
W pracy opublikowanej w „Nature” w 1997 roku Dawson, Vincent i Rocca opisali ten mechanizm u sosny kalifornijskiej. Reagowały również łuski oddzielone od szyszki. To ważna wskazówka: działająca konstrukcja znajduje się w samej łusce.
Dwie warstwy zmieniają wymiary inaczej
Wyobraź sobie dwa połączone paski, które po zwilżeniu wydłużają się w różnym stopniu. Ponieważ są ze sobą związane, cały układ się wygina. W uproszczeniu tak można myśleć o łusce szyszki. Jej tkanki różnią się budową i reakcją na wodę.
Reyssat i Mahadevan badali ruch w skali całej szyszki, tkanek oraz komórek. Zbudowali też działające modele z połączonych warstw papieru i tworzywa. Nie kopiowali kształtu każdej komórki. Wystarczyła zasadnicza cecha konstrukcji: nierówna zmiana wymiarów dwóch zespolonych warstw.
| Warunki | Typowa odpowiedź dojrzałej szyszki |
|---|---|
| Wilgotno | Łuski zbliżają się do osi szyszki. |
| Sucho | Łuski odchylają się i otwierają przestrzeń między nimi. |
Ruch ma znaczenie dla nasion
Między rozchylonymi łuskami nasiona mogą wydostać się na zewnątrz. U sosny zwyczajnej są wyposażone w skrzydełko i mogą być przenoszone przez wiatr. Znaleziona pod drzewem otwarta szyszka często pokazuje więc etap po wysypaniu przynajmniej części nasion.
Nie każda szyszka na zdjęciu jest w tym samym stadium. Zielona szyszka na gałęzi, dojrzała zamknięta i stara pusta to różne obiekty. Porównując je, zapisz także kolor, zdrewnienie i miejsce znalezienia. Sam kąt rozwarcia łusek nie opisuje całej historii.
Obejrzyj ten sam okaz dwa razy
Jeśli masz dojrzałą szyszkę z własnego ogrodu, połóż ją na podstawce i zrób zdjęcie z boku. Zwilż wodą, obserwuj zmianę, a potem pozwól jej wyschnąć w temperaturze pokojowej. Fotografuj z tego samego miejsca. To prosty sposób, by zobaczyć ruch materiału bez przyspieszonego filmu.
Nie wyznaczaj na tej podstawie prognozy deszczu. Na czas reakcji wpływają rozmiar, stan szyszki i warunki obserwacji. Ćwiczenie pokazuje odpowiedź na wilgoć; nie daje wyskalowanego pomiaru wilgotności powietrza.
Źródła opracowania
Tekst Świata Lasu powstał na podstawie poniższych materiałów. Przy każdej pozycji wskazujemy, jaką część tematu dokumentuje.
- How pine cones open ↗Dawson, Vincent i Rocca, Nature 390, 1997. Opis biernego ruchu dojrzałych łusek i doświadczenia na Pinus radiata. Korzystamy z publicznego abstraktu.
- Hygromorphs: from pine cones to biomimetic bilayers ↗Reyssat i Mahadevan, Journal of the Royal Society Interface 6, 2009. Różna reakcja warstw na wodę, odwracalne ruchy i modele papierowe. Domowa obserwacja jest propozycją redakcyjną.
- Przystanek 17: Od nasiona do drzewa ↗Nadleśnictwo Bydgoszcz. Otwieranie szyszek sosny i wysypywanie uskrzydlonych nasion.