6 Minutės
Jie užfiksavo elektros veiklos padidėjimą visame pušyno ruože, ir pradinė publikacija šoko į vaizdingą išvadą: miškas kažkaip „jautė“ ir sinchronizavosi prieš dalinį saulės užtemimą. Vaizdinys įsiminė, nes skamba lyg iš liaudies pasakos — medžių bendruomenė dalijasi prisiminimais ir įspėja vieni kitus apie astronominį įvykį. Tačiau įspūdingos istorijos gali užgožti paprastesnę fiziką ir aiškią ekologiją.
Ka ką iš tiesų parodė Dolomitų duomenys
2022 m. spalio mėn. mokslininkai, dirbę eglynelyje Dolomituose, pranešė apie laikinas bioelektrinių signalų šuolius keliuose medžiuose ir kelmuose, kurie sutapo su daliniu saulės užtemimu. Vyresni medžiai, regis, parodė stipresnę ir ankstyvesnę reakciją nei jaunesni. Autoriai pasiūlė, kad toks modelis galėtų atspindėti tam tikrą bendruomeninį nusiteikimą: seni medžiai koduoja praeities patyrimus ir perduoda signalus, kuriuos seka likusi atkarpa.
Tai patraukli mintis, tačiau ji taip pat iškelia tiesioginius klausimus. Kaip medžiai galėtų saugoti epizodinę informaciją apie saulės užtemimą? Kaip toks „prisiminimas“ būtų pritaikytas labai konkrečiai užtemimo geometrijai ir laikui, ypač turint omenyje, kokie įvairūs užtemimų keliai, stiprumas ir trukmė? Ir ar kuklus apšvietimo sumažėjimas dalinio užtemimo metu iš tiesų būtų pakankamas, kad sukeltų plačiai paplitusius fiziologinius pokyčius?
Alternatyvų paaiškinimą pateikė ekologai Arielis Novoplansky ir Hezi Yizhaq iš Ben–Gurion universiteto Negevo regione. Iš naujo peržiūrėję žaliuosius signalus ir vietos meteorologijos įrašus, jie teigia, kad elektros įvykiai labiau dera su staigiu oro temperatūros kritimu, aktyviu audros frontu ir keliomis žaibavimo iškrovomis netoli tyrimo vietos. Šie aplinkos veiksniai jau žinomi kaip stiprių, greitų elektrinių reakcijų augalų audiniuose šaltiniai.
Skaičiai padeda įvertinti ginčą. Užtemimas sumažino krintančios šviesos kiekį maždaug 10,5 proc. maždaug dviems valandoms — mažiau nei įprastos debesuotumo svyracijos toje vietovėje. Gravitaciniai pokyčiai, susiję su Mėnulio praeitimi, yra praktiškai nereikšmingi, panašūs į naujo Mėnulio efektą ir labai mažai tikėtina, kad juos pajustų augalų fiziologija. Tuo tarpu žaibai ir staigus atšalimas sukelia aštrius, didelės amplitudės dirgiklius, galinčius generuoti koordinuotus elektrinius trumpalaikius svyravimus tarp gretimų medžių.
Mėginiai ir išvados
Metodologiniai apribojimai taip pat yra svarbūs. Pradinis tyrimas ėmė signalus iš trijų gyvų medžių ir penkių kelmų. Tai labai siauras miško ekosistemos išgryninimas. Fiksuojant duomenis iš kelių individų heterogeniniame kraštovaizdyje, lokalūs sutrikimai — viena artima žaibo iškrova, vėjas, nukreipiantis temperatūrą ir drėgmę — gali sukurti modelius, kurie atrodo koherentiški, bet iš tikrųjų yra lokalizuotos reakcijos. Koreliacija nėra komunikacija.
Augalai iš tiesų turi elektrinius signalus — elektromus — kurie tarpininkauja žaizdų atsakuose, stomatų reguliacijoje ir sisteminėse gynybose. Šie signalai keliauja per floemą ir per membranas, ir jie gali atspindėti temperatūrą, šviesos pokyčius, mechaninį stresą ar jono srautus po žaibavimo. Tačiau pereiti nuo pastebėtos elektrinės sinchronijos prie pretenzijų apie atmintį ar kolektyvų laukimą reikalauja kelių įrodymų šaltinių: kartotinių tyrimų skirtingose vietose ir eksperimentų, kurie izoliuoja užtemimo efektus nuo meteorologinių reiškinių.
Novoplansky atvirai sako: „Vietoj to, kad būtų atsižvelgta į paprastesnius, gerai dokumentuotus aplinkos veiksnius — pavyzdžiui, stiprią audrą ir kelių artimų žaibų klasterį — autoriai rizikavo patrauklesne idėja, kad medžiai laukė artėjančio saulės užtemimo.“ Jis ir Yizhaq ragina elgtis santūriai ir užtikrinti griežtesnę trukdančių kintamųjų kontrolę, prieš pripažįstant neįprastas interpretacijas.
Ekspertų įžvalgos
Norint geriau suprasti argumentą, įsivaizduokite, kad klausotės miesto sutemose. Galite išgirsti automobilių signalų crescendo ir pagalvoti, kad gyventojai reaguoja į vieną įvykį, nors iš tiesų staigus lietus ar avarija sukėlė tą šuolį. Augalų elektrofiziologija yra panaši: signalai yra aiškūs, bet jų priežastys dažnai yra artimos ir meteorologinės, o ne pranašiškos.
Dr. Lena Ortiz, augalų fiziologė, kuri stebėjo elektromų dinamiką vidutinio klimato miškuose, pateikia praktinį požiūrį: „Medžių elektriniai signalai yra tikri ir įdomūs. Jie atskleidžia greitus, sisteminius atsakus į stresą. Bet įrodyti, kad šie signalai neša prisiminimus apie praeities užtemimus — arba kad vyresni medžiai moko jaunesnius numatyti dangaus įvykius — reikalauja manipuliacinių eksperimentų. Pavyzdžiui, reikėtų pakartoti užtemimų imitacijas kontroliuojamomis šviesos ir audros sąlygomis arba vykdyti ilgalaikį stebėjimą daugelyje medynų, kad būtų atmesti vietiniai audrų ar žaibavimo efektai.“ Jos pastaba pabrėžia, kad sritis turi sujungti lauko stebėjimus su eksperimentiniu griežtumu.
Techninis kontekstas yra svarbus: elektrofiziologiniai signalai gali būti įvairaus laiko ir amplitudės. Kai kurie signalai — veikiančiojo tipo veiklos potencialai arba lėtesni, plazminių pH bei jonų perkėlimų pokyčiai — sklinda skirtingais greičiais ir per skirtingas transporto struktūras (floemą, apoplastą, plazmodesmas). Reakcijos į žaibavimą gali apimti tiek lokalius jonų srautų svyravimus, tiek sisteminius kalcio bangų perdavimus, kurie apsaugo nuo tolimesnio pažeidimo. Taigi, išskirti konkrečią priežastį reikalauja infraraudonųjų, terminių, meteorologinių ir elektrofitų (plant electrophysiology) sinchronizuotų įrašų.
Platesnė implikacija nėra bioelektrinių tyrimų atmetimas. Priešingai: medžių elektrofiziologija yra gyva ir sparčiai besivystanti sritis, žadanti naujų įžvalgų apie augalų komunikaciją, streso signalizavimą ir ekosistemos atsparumą. Tačiau mokslo pažanga remiasi lengvesnių, geriau žinomų priežasčių eliminuotim prieš siūlant naujus mechanizmus.
Todėl ar Dolomitų eglės numatė Mėnulio šešėlį? Mokslinė bendruomenė dabar linksta prie mažiau romantinio atsakymo: praeinanti audra ir su ja susiję elektriniai sutrikimai greičiausiai sukėlė užfiksuotus šuolius. Miškas išlieka nuostabus, net kai jo netikėtumai paaiškinami žaibavimo iškrovomis ir temperatūros svyravimais, o ne išankstiniu suvokimu.
Jei jus domina ši tyrimų kryptis, greitai tikėtina aiškesnių eksperimentų — kartotinių lauko tinklų, kontroliuojamų pertubacijų ir atsargesnės leksikos apie „numatymą“ ir „atmintį“ augaluose. Toks kruopštus darbas parodys, ar miškai kada nors daro daugiau nei tiesiog reaguoja, ir jei daro — kokiu mechanizmu tai vyksta. Tolimesniuose tyrimuose tikėtina, kad bus įtraukti plačios apimties klimato ir meteorologijos duomenys, aukštos raiškos elektrinių signalų fiksavimas, taip pat cheminiai ir fiziologiniai matavimai, siekiant susieti signalus su realiomis funkcijomis, pvz., stomatų uždarymu, svorio pernaša ir gynybinėmis reakcijomis.
Rekomenduojami eksperimentiniai žingsniai apima: (1) daugelio stočių matavimus vienu metu plačiuose medynuose, kad būtų galima statistiškai išskirti lokalius nuo regioninių reiškinių, (2) užtemimo imitacijos laboratorinėse ar lauko sąlygose, kur šviesos intensyvumas ir spektro sudėtis gali būti tiksliai valdoma, (3) kontrolės eksperimentus, kuriuose sinchroniškai registruojami žaibavimo radarai, termometriniai jutikliai, drėgmės matuokliai ir akustiniai jutikliai, ir (4) manipuliacijas, pvz., vietinį temperatūros kėlimą arba žaibo imitavimą, kad būtų nustatyta priežastinis ryšys.
Galiausiai, komunikacija tarp ekologų, elektrofiziologų, meteorologų ir fizikų yra esminė. Toks tarpdisciplininis požiūris ne tik pagerins eksperimentų dizainą, bet ir leis pritaikyti naujausias technologijas — pavyzdžiui, belaidžius jutiklių tinklus, aukštos raiškos kamerų sistemas ir mašininio mokymosi metodus — siekiant atpažinti modelius ir atskirti sutapimus nuo tikrų biologinių signalų.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą