Proljeće samo što nije stiglo na sjevernoj hemisferi: zadivljujuća ljepota prirode sa širokim spektrom intenzivnih boja. Život buja na sve strane, insekti zuje, ptice cvrkuću, naokolo se širi slatki miris cvijeća. Gotovo neophodan čulni užitak posle duge, hladne i sive zime.

U Evropi počinju da cvjetaju stabla trešnje, pretvarajući se u prelijepe ogormne ružičaste cvjetove. Tu su lale sa svojom nevjerovatnom raznolikošću boja u Holandiji, čuveni divlji plavi zumbili po šumama u Engleskoj, prvi cvjetovi badema u španskoj Andaluziji ili polja maka u Toskani.

Ali nešto što možda još fascinantnije od te ljepote je nauka koja stoji iza ovog šarenog cvijeća.

Buđenje iz dugog sna

Niske temperature mogu zaustaviti ili značajno smanjiti biološke procese, a stvaranje leda lako može da ubije biljne ćelije. Dakle, prije proljeća, biljke moraju sve to da prežive i za to su razvile mnoge trikove.

Neko drveće - koje se naziva listopadnim, poput javora, odbacuje svoje lišće tokom jeseni nakon što je iz njega usisalo vodu i hranljive materije - da bi ih u svojim debljim, dobro izolovanim stablima sačuvalo za toplija vremena. Lišće bi ionako umrlo na niskim temperaturama, tako da to ima smisla.

Ovo usisavanje hranljivih materija iz lišća u stablo je ono što nam pruža nostalgično lijepe crvene, narandžaste i žute boje jeseni. Nakon toga drveće ulazi u stanje mirovanja, gdje se rast zaustavlja.

Ostalo drveće - koje se naziva zimzeleno, poput bora, odlučilo se za drugačiji pristup. Ono ima veoma tanke igličaste listove prekrivene voštanim slojem, što ih čini veoma otpornim na hladnoću, i omogućava im da ostanu živi tokom zime. Ali, to nisu cvijetne biljke, njihovo sjeme je otkriveno ili „golo" po kojem su i dobile naučno ime Gimnosperms - golo sjeme.

Postoje i biljke koje su se kroz druge mehanizme, poput proizvodnje antifirza - materija otpornih na mraz, veoma dobro prilagodile ekstremnoj hladnoći i lako prežive zimu.

Kako se proljeće približava, zbog nagnute ose rotacije Zemlje, dani počinju da postaju duži, a sunčeva svjetlost dolazi direktnije, čineći ga sve toplijim i toplijim do junskog solsticija - najdužeg dana na sjevernoj hemisferi.

Kada cvjetati?

Cvjetanje je veoma složen proces koji varira od vrste do vrste, jer svaka biljka, korov, žbun ili drvo ima svoje posebne potrebe i načine cvjetanja.

Cvjetanje takođe zavisi od toga kako biljka širi svoja zrna polena - to se naziva oprašivanje. Postoje mnoge strategije oprašivanja, bilo vazdušnim putem, pčelama, leptirima ili pticama, i takođe je povezano sa načinom na koji biljka cvjeta i kada biljka cvjeta, pa čak i sa strukturom samih cvjetova.

Ako biljku oprašuju pčele, poput stabala trešnje, vjerovatno bi trebalo da proizvodi cvijeće kada su pčele najaktivnije, zar ne?

Pročitajte još i: Staze koje prkose vremenu

Neke biljke počinju da cvjetaju u zavisnosti od trajanja dnevne svjetlosti, na osnovu temperature ili drugih faktora, poput zrelosti.

Postoje biljke koji reaguju na dnevnu svjetlost, tačnije na dužinu noći - to je kasnije otkriveno - i dijele se na dvije vrste: dugnoćne biljke, koje cvjetaju kada dužina noći pređe određenu minimalnu dužinu i koje mogu da cvjetaju rano u proljeće, poput stabala trešnje. Kratkonoćne biljke, cvjetaju samo kada je noć kraća od određene dužine, često počinju da cvjetaju tokom ljeta, poput zelene salate i spanaća.

Sve zavisi od toga šta je za njih najbolje. Ali praćenje dnevne svjetlosti zahtjeva najmanje dvije stvari - nešto što može da osjeti svjetlost i neku vrstu unutrašnjeg časovnika za sinhronizaciju sa okruženjem tokom ciklusa noć-dan.

„Oči" i „časovnici" biljaka

Da bi pratili tok dana i varijacije dnevnog svjetla, biljke imaju proteine osjetljive na svjetlost zvane fitohrom.

Fitohrom postoji u dva oblika - deaktivirani oblik koji se zove Pr i aktivni oblik koji se zove Pfr. Tokom dana, Pr apsorbuje crvenu svjetlost Sunca i transformiše se u aktivni Pfr oblik. Kada se približi noć, i kako se količina Sunčeve svjetlosti, a samim tim i crvene svjetlosti polako smanjuje, Pfr se ponovo pretvara u neaktivni Pr oblik.

Ovaj mehanizam je nevjerovatno sličan tome kako funkcionišu ljudske fotoreceptorske ćelije u mrežnjači oka. Tu imamo dvije glavne vrste ćelija, štapiće i čunjeve - štapići su uglavnom uključeni za noćni vid, a čunjići za dnevni vid. A način na koji rade je takođe sličan - sa proteinima osjetljivim na svetlost koji menjaju svoj oblik kada prime svjetlost, baš kao i fitokrom: za naše ćelije štapića zove se rodopsin, a za čunjiće - fotopsin.

Da se ​​vratimo biljkama. Fitohrom omogućava biljkama da posmatrajući trajanje dnevne svjetlosti - prate promjene godišnjih doba. Dugi dani znače ljeto, kratki dani - zimu i sve ono između…

Fitohrom je ono što u jesen, kako dani postaju kraći, listopadnom drveću poručuje da se pripremi za zimu, odbaci lišće i spremi što više hrane i vode za proljeće.

Ovaj protein je takođe onaj koji stalno podešava unutrašnji sat biljaka kako bi se prilagodio godišnjim promjenama. Ovaj unutrašnji sat se zove cirkadijalni sat ili oscilator - ili biološki časovnik. Kontroliše ono što je poznato kao cirkadijalni ritmovi, koji se ponavljaju otprilike svaka 24 sata. Proteini koji pomažu u podešavanju ovih bioloških satova zovu se zeitgeberi - što na njemačkom bukvalno znači „davaoci vremena".

Ovi biološki ritmovi konstatovani su kod životinja, biljaka i gljiva i upravljaju mnogim biološkim procesima, na primer, čineći da spavamo noću i budemo budni danju, ili imamo „jetleg" kada putujemo u drugu vremensku zonu.

Biološki sat u biljkama kontroliše mnoge procese kao što su „ponašanje" lišća, cvjetanje, klijanje, rast, pa čak i proizvodnju mirisa.

Dakle, kada fitohromi kažu biljci da dani postaju sve duži i duži - što znači da dolazi proljeće - ona pokreće gomilu različitih procesa kao što je izlazak iz stanja mirovanja, reaktivacija svega, vraćanje vode i hrane u pupoljke i posebno, aktiviranje cvjetanja u pravo vrijeme.

Signal cvijeća

Za cvjetanje je potrebno veoma mnogo energije. Biljke moraju da koriste hranljive materije koje se inače koriste za rast i stvaranje novih grana i listova.

Biljke proizvode dvije vrste dijelova, vegetativne i reproduktivne. Vegetativno je sve što nije uključeno u reprodukciju - stabljike, korijeni i listovi, a cvjetovi su reproduktivni dijelovi. Stvari postaju još interesantnije jer oba oblika potiču iz istog dijela, pupoljka.

Pupoljci se obično razvijaju u vegetativne oblike - listove ili grane - to je neka vrsta osnovnog stanja.

Dakle, šta čini da se pupoljak iznenada promijeni i transformiše u šareni cvijet?

Prije skoro 100 godina, vršeni su ovakvi eksperimenti: jedan list biljke je stimulisan odgovarajućom količinom noći odnosno tame, a zatim je odmah uklonjen sa biljke - biljka nije cvjetala. Ali ako bi indukovani list ostao na biljci nekoliko sati - biljka je cvjetala.

To sugeriše da se u listu proizvodilo nešto kao odgovor na precizan noćni period, a zatim je putovalo od lista do pupoljka - da bi proizvelo lijepo cvijeće.

Ova misteriozna supstanca se u to vrijeme zvala „florigen". Hemijska priroda supstance je razjašnjena tek u protekloj deceniji - proučavanjem biljke Arabidopsis - koja se za proučavanje biljaka koristi kao miševi za pročavanje sisara. Supstanca sada nosi ime FT (Flowering Locus T, mjesto cvjetanja).

FT se proizvodi u listovima kada je trajanje noći tačno za tu određenu biljku, tako da je vezan za biološki sat i fitohrom.

Na primjer, kod kratkonoćne biljke, pošto su noći kraće od dana, ima više aktivirane verzije fitohroma Pfr nego deaktiviranog Pr. Niski nivoi Pr tada pokreću proizvodnju FT koji potom izaziva cvjetanje.

Tokom proljeća, dok gledate cvijeće, pomislite ponekad i na sve ove procese, stimuluse i proteine koji su omogućili tu ljepotu. A i na to koliko je sve povezano i srodno i organizovano prirodi - čiji smo i mi dio.

Pratite nas i na Facebooku, na Twitteru, na YouTube, kao i na našem nalogu na Instagramu