JESIEŃ POD MIKROSKOPEM

Jesień to czas, kiedy Przyroda w naszym obszarze klimatycznym zmienia barwy. Ludzie przyzwyczaili się do tego i dziś nie bardzo zwracają na to uwagę. Jedynie dzieci w przedszkolach zbierają jeszcze i układają kolaże z różnobarwnych, zrzuconych przez drzewa liści. I tym się stała dziś jesień – zabawą dla dzieci, zepchnięta z życia „dorosłych”, „poważnych” ludzi, dla których porami roku są co najwyżej sezony giełdowe, a tak naprawdę żyją w jednym, ciągle tej samym, biurowo – zakładowym klimacie. Dla wielu już nawet pory dnia się nie liczą, bo w fabrykach i biurach przez całą dobę ciągle świeci to samo, bezbarwne, martwe światło.

Tymczasem rośliny ukazują nam, że na dłuższą metę tak się nie da. Musi następować koło obumierania i odradzania, bo należy ono do istoty zjawiska życia. Ludzie, którzy przez klimatyzację, sztuczne oświetlenie i mrzonki o życiu wiecznym chcą uciec z tego koła przemian w jakiś potworny constans, czynią krzywdę własnej naturze – naturze żywych, pulsujących i oddychających istot.

Dziś zapraszam Ciebie, Przyjacielu do ponownego zachwytu nad pięknem i mądrością Przyrody w jednym z jej najbardziej olśniewających widowisk.

Barwy śmierci

Barwy jesiennych drzew to nic innego, jak barwy śmierci, gdyż są skutkiem obumierania komórek liści. Dlaczego jednak się ono dokonuje? Dlaczego drzewa pozbywają się tych organów, pozostawiając jedynie szkielet swoich pni, konarów i gałęzi?

Odpowiedź tkwi w tym, co się dzieje ze światłem na naszej szerokości geograficznej. Zima to czas, kiedy noc przeważa nad dniem, kiedy w ciągu doby jest o wiele mniej jasnych godzin a tym samym – mniej energii, której drzewa i wszystkie rośliny potrzebują do życia.

Jest to też czas mrozu, a ten jest śmiertelnym niebezpieczeństwem dla każdej istoty żywej – złożonej zawsze w dużej części z zamarzającej w temperaturze poniżej 0°C wody. Jeśli nie wierzysz, poczekaj na zimowy świt, gdy będzie -20°C, wyjdź na golasa na powietrze i poczekaj. Gwarantuję Ci wiele niezapomnianych wrażeń…

Rośliny, które jako pierwsze organizmy zaczęły wieść życie na lądzie musiały się jakoś z tym problemem uporać. Roślina, w przeciwieństwie do zwierzęcia nie może się opatulić w grube futro czy ubranie, a to ze względu na to, że do życia niezbędne jest jej światło słoneczne, z którego pobiera potrzebną do życia energię. To światło musi docierać do rośliny, do jej chloroplastów, czyli małych ciałek w łonie komórek, z których ta roślina jest zbudowana. Tam dokonuje się proces fotosyntezy, czyli przemiany energii słonecznej w energię chemiczną, a mówiąc inaczej: tam światło zmienia dwutlenek węgla z powietrza i składniki mineralne w to, z czego każda roślina i każdy żywy organizm jest zbudowany: złożone związki węgla.

Rośliny rozwiązały problem zimy drogą dwóch odmiennych strategii. Pierwszą możesz zobaczyć uskutecznioną w praktyce patrząc na każdy świerk czy sosnę. Drzewa iglaste wykształciły liście wąskie, pokryte grubą warstwą kutykuli, czyli nabłonka, w którego skład wchodzą rozmaite tłuszcze i woski – czyli substancje termoizolacyjne. Dzięki temu roślina może przeprowadzać fotosyntezę – przynajmniej w ograniczonym zakresie – przez cały rok, ale przede wszystkim: nie musi co roku na wiosnę podejmować ogromnego wysiłku odbudowywania całego listowia. Odbywa się to oczywiście sporym kosztem. Gruby nabłonek ochronny, gruby w stosunku do objętości liść – to wszystko sprawia, że ostatecznie do ukrytych we wnętrzu świerkowej czy sosnowej igły komórek zajmujących się fotosyntezą dociera mniej światła.

Inne jednak drzewa postawiły na życie na maksa, gdy więc dzień jest odpowiednio długi, a temperatury znośne – rozwijają cienkie, ale szerokie, zbierające mnóstwo światła liście. Kiedy jednak nadchodzi czas, gdy dzień się skraca, a temperatury zaczynają niebezpiecznie spadać – liści tych się pozbywają, ukrywając to, co wypracowały przez letnie miesiące intensywnej fotosyntezy głęboko pod korą i w korzeniach, gdzie mróz nie dociera.

Jesienne barwy drzew to właśnie efekty tego zwijania interesu i przygotowania się do martwego sezonu.

Od złota po brąz

Co jednak odpowiada za poszczególne barwy jesiennych liści, jakie procesy sprawiają, że jedne drzewa przybierają się w intensywne złoto, inne w purpurę, a inne w głębokie brązy?

Jak zapewne Przyjacielu wiesz, barwnikiem, który sprawia, że liście drzew skrzą się intensywną, zieloną barwą jest chlorofil. Tak naprawdę jest sześć rodzajów chlorofili, z których najważniejsze to chlorofil oraz chlorofil b. Rozmieszczone w specjalnych białkach (tzw. fotosystemach) cząsteczki chlorofili przyjmują na siebie uderzenia słonecznego światła i tracą przy tym elektrony, a te – niczym wystrzelone z procy pociski – uruchamiają całą maszynerię, która zmienia energię świetlną na chemiczną, dzięki której roślina może wzrastać, rozmnażać się – czyli po prostu żyć.

Na zdjęciu powyżej możesz zobaczyć przekrój liścia. Ledwo widoczna, przezroczysta błonka to wspomniana nieco wyżej kutykula – u roślin tracących liście na zimę stosunkowo cienka. Gruby, zielony pas w górnej części przekroju to miękisz palisadowy, czyli miejsce, gdzie komórki przeprowadzające fotosyntezę są mocno upakowane jedna obok drugiej, gdyż ta właśnie strona liścia jest zwrócona ku światła i to te właśnie komórki „zgarniają” jego większość. Światło, które przedostanie się przez miękisz palisadowy, dociera do widocznego poniżej miękiszu gąbczastego, gdzie komórek jest mniej i poprzedzielane są one pustymi przestrzeniami. Te komórki żywią się resztkami ze stołu miękiszu palisadowego.

Na zbliżeniu możesz zobaczyć, że wewnątrz komórek tłoczą się małe, zielone paciorki – to właśnie chloroplasty, ciałka zbudowane z błon, na powierzchni których zaopatrzone w chlorofil fotosystemy pracują właśnie nad zapewnieniem roślinie energii do życia.

Chlorofil jest jednak związkiem chemicznym stosunkowo niestabilnym i przy byle okazji rozpada się na prostsze substancje. Roślina, żeby móc przeprowadzać fotosyntezę, musi więc ciągle go produkować.

Podczas lata specjalny hormon, auksyna, blokuje wzrost tak zwanej warstwy odcinającej, która znajduje się u podstawy liścia. Gdy jednak długość dnia – a tym samym ilość docierającego do rośliny światła  – spadnie poniżej pewnego poziomu, roślina przestaje produkować auksynę, rozrasta się i korkowacieje warstwa odcinająca. Liść zostaje pozbawiony zaopatrzenia w wodę, ustaje wymiana składników odżywczych i chlorofil przestaje być uzupełniany. W końcu warstwa odcinająca rozrasta się na tyle, że – zgodnie ze swoją nazwą – odcina liść od gałęzi i liść spada na ziemię.

Każde drzewo ma trochę inną filozofię pozbywania się liści. Są takie drzewa – np. jesion wyniosły Fraxinus excelsior, w którym warstwa odcinająca wzrasta bardzo szybko, co sprawia, że liście jesionu spadają na ziemię w większości jeszcze zielone, gdyż chlorofil nie zdążył się w nich rozłożyć. A są drzewa, na przykład niektóre odmiany dębów – które utrzymują liście do końca, aż te całkiem uschną. Wiąże się to z tym, ile składników odżywczych dane drzewo odzyskuje z obumierających liści.

Gdy chlorofil ulega rozkładowi, liść nabiera żółtej lub pomarańczowej barwy. Odpowiadają za nią znane nam z korzenia marchewki karotenoidy.

Barwniki te zawsze są obecne w liściach. Chronią one roślinę przed destrukcyjnym wpływem światła. Ze światłem jest bowiem jak z ogniem – może dostarczyć ciepła, a może spalić. Nadmiar światła powoduje, że w komórkach liścia powstaje aktywny tlen cząsteczkowy, grożąc składnikom komórek liścia wzmożonym rozkładem. Karotenoidy „leczą” roślinę z tych skutków nadmiaru światła.

Wiosną i latem chlorofil całkowicie maskuje karotenoidy, ujawniają się one jednak, gdy chlorofilu zaczyna brakować.

Jak możesz zobaczyć na zdjęciu przekroju żółknącego liścia – ubywa też w komórkach chloroplastów. Brak chlorofilu sprawia, że ustaje fotosynteza, a tym samym – komórki i ich organelle zaczynają obumierać.

Niektóre drzewa na jesień przybierają jednak barwę intensywnie czerwoną. To skutek działania innych barwników – antocyjanów.

Z antocyjanami jest trochę inaczej, niż z karotenoidami. W „normalnej” komórce roślinnej one nie występują, muszą one zostać dodatkowo wyprodukowane. Nie wiadomo do końca, dlaczego niektóre rośliny zdobywają się na taki nadprogramowy wysiłek. Jedna z hipotez mówi, że antocyjany są dodatkową ochroną liści przed nadmiarem światła, a tym samym przyspieszonym utlenianiem. Wypełniając sok komórkowy mniejszej lub większej ilości komórek liścia, odbijają nadmiar światła, zapewniając roślinie optymalny jego poziom. Tym samym antocyjany są czymś w rodzaju żaluzji – pozwalają drzewom zmniejszać bądź zwiększać ilość światła docierającego do chloroplastów. Jesienią więc antocyjany spowalniają rozpad chlorofilu, a tym samym pozwalają dłużej wycofywać z liści cenne składniki odżywcze.

Czy tak jest naprawdę? To już pole dla przyszłych badań.

A co z liśćmi, które są… brązowe?

Takie liście składają się w większości z martwych komórek, po których pozostały tylko zbudowane z celulozy ściany komórkowe – szkielet, który komórki roślinne za  życia budują dookoła siebie.

Gdy komórka roślinna obumiera, z jej wnętrza wyparowuje woda, a wszystko, co w niej pływało – resztki składników obumarłej komórki – opada na ścianę komórkową niczym resztki po zupie na wewnętrzną stronę garnka, gdy za długo pozostawimy go na ogniu. Wchodząc w reakcję z tlenem resztki te brązowieją, tym samym sprawiając, że cały liść usychając nabiera takiego koloru.

Fascynujące jest móc zajrzeć do wnętrza liścia i podziwiać to piękno i logiczną złożoność, arcydzieło zrodzone z Prawa Doboru Naturalnego.

Piękno, które każe się zastanowić

Piękno jesiennego lasu daje nam okazję do pogłębienia swojej wiedzy o funkcjonowaniu Przyrody i naszego w niej miejsca.

Barwy jesieni nie są „sztuką dla sztuki”. Nie powstają też, żeby sycić gusta estetyczne człowieka, choć wielu bardzo by chciało, żeby tak było. Ludzie tacy z uporem powtarzają religijne i filozoficzne uzurpacje, które można zmieścić w jednym zdaniu: Przyroda ma służyć człowiekowi…

Nie, człowieku, Przyroda służy tylko samej sobie. I zwykły mikroskop wystarczy, żeby runął cały pradawny gmach teologii chrześcijańskiej.

Gdyby komórka liścia mogła bezproduktywnie filozofować, jak czyni to wielu ludzi, zapewne doszłaby do wniosku, że to niesprawiedliwe, że ma umierać jesienią tylko po to, żeby cały wielki organizm drzewa mógł przeżyć. Być może jakimś sposobem wymieniłaby się doświadczeniami z komórkami igieł rosnącego nieopodal świerka i z oburzeniem stwierdziła, że oto one nie muszą umierać tej jesieni. Być może grupa komórek liścia wybrałaby demokratyczny rząd i przegłosowała ustawę o utrzymywaniu liści przez zimę. Może nawet sformowałaby się jakaś armia, która miałaby za zadanie zabić komórki warstwy odcinającej, żeby zapewnić liściowi stały dostęp do reszty drzewa…

Całe szczęście, życiem i śmiercią komórki liścia nie kieruje żadna religia, filozofia ani polityka – kieruje nią Prawo Doboru Naturalnego. A ono uczy nas, że prawdziwe piękno rodzi się z rozkładu, a prawdziwe życie – z majestatu śmierci.

Tym jest Przyroda i dlatego napawa mnie nieustannym zachwytem i chęcią uwielbienia.

Bądź pochwalona, Przyrodo, za piękno obumierania, za to, że wciąż rodzisz życie z prochu, że wciąż zabijasz i ożywiasz. Wielki Wilku, Totemie wszystkich zachwyconych biologią lasu – niech nasze umysły zawsze będą otwarte nie na to, co się w nich rodzi, ale na to, co widzą nasze oczy.

Nasyć więc, Przyjacielu swoje oczy pięknem jesieni, odetchnij zapachem wilgotnych liści i leśnych grzybów. I bądź szczęśliwy. Czego Ci życzę.

Podziel się