wszystko o roślinach akwariowych

Biologiczne zegary

Biologiczne zegary
Wymyślone przez człowieka w początkach różnych kultur cywilizacyjnych sposoby odmierzania czasu oparte były na rejestrowaniu zmian w położeniu słońca w ciągu dnia względem stałego punktu odniesienia.
Umożliwiało to mało precyzyjne odliczanie upływu czasu.
Dla dociekliwych- pierwsze konstrukcje zegarów słonecznych pojawiły się około trzech tysięcy lat temu.

Posuwając się dalej, rejestrując godziny wschodu i zachodu słońca oraz księżyca opracowano proste kalendarze miesięcy i pór roku.
W rzeczywistości na tym etapie swojego rozwoju człowiek nie wynalazł zegara, kalendarza, lecz jedynie na podstawie obserwacji uporządkował naturalne zmiany w położeniu słońca i księżyca opracowując system orientacji w czasie.
Pierwsze wyższe formy życia na ziemi, jakimi były rośliny wykształciły o wiele doskonalsze sposoby pomiaru długości dnia oraz określania pór roku wykorzystując zmiany w położeniu słońca oraz rejestrując zmiany temperatury w ich otoczeniu.
Rośliny doskonale orientują się w czasie, potrafią rejestrować i zapisywać w swojej biochemicznej pamięci długości dnia z dokładnością minut a co najważniejsze, rozróżniają kiedy dzień się skraca zmierzając do najkrótszego a kiedy wydłuża co w połączeniu z systemami pomiaru temperatury tworzy bardzo skomplikowany i precyzyjny zegar biologiczny.

W jaki sposób rośliny odmierzają czas, w jakim celu i co to ma wspólnego z akwarystyką?.

Zanim odpowiem na te pytania proponuję zastanowić się, dlaczego drzewa gubią liście jesienią i wtedy większość z nich zrzuca nasiona, które kiełkują dopiero na wiosnę, dlaczego jedne rośliny zakwitają wiosną, inne latem a jeszcze inne przed zimą?
Takich przykładów można by przytoczyć bardzo wiele i opowiedzieć krótko „przecież to normalne”.
No właśnie! W przyrodzie nic nie jest dziełem przypadku a każdy gatunek rośliny ma swój własny rytm biologiczny okresu wzrostu, odpoczynku lub uśpienia i rozmnażania się uzależniony od strefy klimatycznej, w jakiej występuje. Naturalne rytmy biologiczne oraz indywidualne cechy przypisane danym gatunkom rośliny przekazują następnemu pokoleniu w postaci kodu genetycznego i dlatego też występowanie określonych gatunków roślin ogranicza się do danych stref klimatycznych na ziemi.
Znajomość podstaw działania „roślinnych zegarów” i dysponując podręcznikowymi informacjami o temperaturze wody dla danej rośliny oraz obserwując zachowanie się roślin w różnych warunkach oświetlenia i temperatury pozwoli na uniknięcie błędów w pielęgnacji podwodnego ogrodu, właściwe dobranie gatunków, które można uprawiać w jednym zbiorniku a co najważniejsze pozwoli podjąć próby rozmnażania tak zwanych roślin trudnych i coraz rzadziej spotykanych w naturalnym środowisku.

Jak działa biologiczny zegar?
Występujące w roślinach barwniki tzw. fitochromy (patrz rozdział: kolorystyka roślin) są zbudowane ze skomplikowanych białek, które sterują procesami uaktywniania lub hamowania określonych enzymów w roślinach, co pociąga za sobą dalsze zmiany w produkcji określonych hormonów oraz związków zaliczanych do regulatorów i inhibitorów wzrostu.
Rola tych barwników w roślinach ma, więc fundamentalne znaczenie w całym ich życiu rozpoczynając od procesów kiełkowania i kończąc na naturalnej śmierci.
Fitochrom występujący w roślinach w dwóch postaciach pod wpływem światła przechodzi z jednej formy w drugą przy czym procesy te odbywają się w dwóch kierunkach i są niezależne od procesów fotosyntezy przebiegającej w chlorofilach.
Fitochrom nazywany P 730 pochłania światło ciemno-czerwone o długości fali około 730 nanometrów i przekształca się przy naświetlaniu w formę fitochromu nazywanego P 660
Z kolei P 660 w ciemności powoli ulega przemianie na powrót w formę P 730 przy czym ilość przekształconego P 660 na P 730 uzależniona jest od długości okresu ciemności. Fitochrom P 660 pochłania światło jasno-czerwone i pod jego wpływem przechodzi w formę P 730 przy czym P 730 nie ulega przemianie w P 660 w ciągu nocy. Odkładanie się w roślinach obu form fitochromu w określonych ilościach wyzwala lub hamuje dalsze przemiany na poziomie enzymatycznym i steruje procesami takimi jak: zakwitanie, tworzenie bulw korzeniowych, wydawanie nasion, przechodzenie do okresu spoczynku roślin lub ich wybudzanie; te ostanie zależne jest również od temperatur i pH wody.
Poznanie w uproszczeniu mechanizmu działania takiego roślinnego zegara daje już odpowiedź na pytanie „co to ma wspólnego z akwarystyką?”.
Większość gatunków roślin rozmnaża się o określonej porze roku i w ściśle określonych warunkach oraz podlega naturalnym cyklom okresu wzrostu, kwitnienia, wydawania nasion i spoczynku.
Przykładem może być rodzina roślin tak zwanych trudnych w uprawie, jakimi są „aponogetony” choć to jedne z najpiękniejszych, typowo submersyjnych i trwałych roślin wodnych.
Większość gatunków aponogetonów występuje w strefach klimatycznych, w których w ciągu roku dość znacznie zmienia się temperatura wody, odczyn pH, ilość soli mineralnych oraz w mniejszym przedziale długość dnia. W przypadku tej rodziny roślin podręcznikowe warunki uprawy a zwłaszcza rozkład temperatur w okresie letnim i zimowym (należy pamiętać, że pora letnia na półkuli południowej nie pokrywa się z latem w europie-patrz strefy klimatyczne) są kluczem do sukcesu w ich uprawie.
Bardzo ciekawym obiektem obserwacji i przykładem działania biologicznego zegara może być pływająca pistia , która potrafi odliczać czas z dokładnością minuty!
Dobrze rozwiniętą, dużą i silną pistie, po stopniowym zwiększaniu długości dnia w lecie do około 14 godzin na dobę przez kilka dni przyzwyczajamy do bardzo dokładnego i stałego załączania światła przykładowo o 800 rano i gaszenia o 2200 wieczorem.
Obserwując roślinę można zauważyć, że dokładnie w chwili wyłączania oświetlenia roślina zamyka wszystkie młodsze liście do środka pozostawiając tylko 5-6 starszych otwarte utrzymujące ją pionowo na wodzie. Następnego dnia pomimo wydłużenia czasu oświetlenia obiekt obserwacji dokładnie o godzinie 2200 zamyka liście tak jak poprzedniego dnia. Natomiast kolejnego dnia jeżeli wyłączymy oświetlenie o godzinie 2159 to jeszcze przez minutę liście pistii pozostaną otwarte.
Innym obiektem obserwacji mogą być rośliny grzybieniowate, zwłaszcza barklaje i lotosy tygrysie umieszczone w akwarium w pobliżu okna o wschodniej wystawie.
W takim zbiorniku sztuczne oświetlenie należy włączać dopiero w godzinach popołudniowych i wygaszać około godziny 2000 a dobowy okres naświetlania wyznacza wschód słońca. Obserwacje takiego pół naturalnego systemu oświetlenia najlepiej rozpocząć pod koniec kwietnia kiedy poranne słońce dość silnie już świeci i jest coraz więcej dni słonecznych. W tym czasie należy rośliny przygotować do zwiększonej aktywności podnosząc stopniowo temperaturę wody do 26,5-27oC.
Przy oświetleniu słonecznym od około godziny 530 rano liście otwierają się, a zamykają około 1930 wieczorem, czyli po około czternastu godzinach.
Dalsze oświetlanie akwarium na tym etapie rozwoju roślin jest całkowicie nieuzasadnione i szkodliwe dla roślin.
Poprzez składanie liści rośliny same informują o ustaniu fotosyntezy i chronią się przed dalszym oświetlaniem.
W miesiącu czerwcu przy jeszcze wcześniejszym i silniejszym wschodzie słońca oraz przy jednoczesnym dalszym wzroście temperatury wody ta rodzina roślin wydłuża czas fotosyntezy do 16 godzin na dobę.

Zakwitanie lotosów i barklaji.
Lotosy tygrysie zakwitają zwykle w sierpniu w momencie skracania się dnia, punktem krytycznym jest zmniejszenie czasu oświetlenia poniżej 14 godzin. Natomiast barklaje zakwitają przy wydłużaniu się dnia a punkt krytyczny to oświetlenie powyżej 12,5 godziny na dobę.

Znaczenie okresu oświetlenia i ciemności.
Czas oświetlenia roślin ma podstawowe i dość oczywiste znaczenie dla ich rozwoju, temat ten wielokrotnie będzie się powtarzał w pozostałych rozdziałach natomiast znaczenie okresu ciemności w życiu roślin jest nieco bardziej skomplikowane i wymaga uzupełnienia dodatkowymi informacjami.
Aby łatwiej zrozumieć procesy zachodzące w przemianach fitochromu i ich znaczenie proponuję przeprowadzić proste doświadczenie.
Wybraną roślinę, najlepiej szybko rosnącą o intensywnej fotosyntezie a taką może być na przykład paprotnica, po normalnym wygaszeniu światła wieczorem, o dowolnej porze nocy spróbujmy oświetlić przez kilkadziesiąt sekund silnym światłem. Już po kilku sekundach będzie można zauważyć, że z rośliny wydzielają się pęcherzyki tlenu świadczące o wznowieniu procesu fotosyntezy i przerwaniu okresu odpoczynku rośliny.
W praktyce oznacza to zakłócenie w procesach przekształcania się fitochromu P 660 na P 730 zachodzącego w okresie ciemności i prowadzi do zaburzeń w produkcji określonych enzymów i regulatorów wzrostu odpowiedzialnych za kwitnienie roślin oraz przemian cukrów na skrobię.
W przypadku wybranej paprotnicy nie ma to większego znaczenia, ponieważ w sprzyjających warunkach roślina ta rozwija się niczym chwast w ogrodzie, ale w przypadku barklaji, lotosów a w szczególności onowodków takie przerwanie nocy ma kolosalne znaczenie.
Dla roślin wrażliwych na długość dnia a właściwie należy mówić tutaj o wrażliwości na długość okresu ciemności – przemiany fitochromu – nawet bardzo krótkie sekundowe błyski światła o słabym natężeniu w ciągu nocy przerywają okres odpoczynku roślin prowadząc do wyżej opisanych zaburzeń i uniemożliwiają ich normalne procesy życiowe.
Takie przerywanie okresu ciemności może być spowodowane światłem emitowanym przez włączony telewizor lub jakąś nocną lampę.
Jeżeli już ktoś zdecydował się na uprawę i próbę utrzymania przy życiu oraz choćby podjęcie próby rozmnożenia takich roślin jak aponogetony a w szczególności kontrowersyjnego aponogetona madagaskarskiego musi uświadomić sobie, że dla tych roślin obowiązuje „cisza nocna”
Zagadnienia związane z uprawą aponogetonów poruszone są w kilku rozdziałach, których nie sposób rozdzielić, natomiast zrozumienie rozdziału poświęconego tym roślinom wymaga przeanalizowania całości poruszonych tematów.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *