iPon Cikkek

Az ősz titokzatos színei

Dátum | 2015. 08. 16.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Tavaly ősszel a NASA Terra nevű műholdja lefotózta az észak-amerikai erdőket. A szeptemberben készült felvételen narancs és vörös árnyalatok szövik át a zöld tájat. Ha egy idegen űrhajó az évnek ebben a szakában tévedne bolygónk vidékére, akár segélykérésként vagy valamiféle természeti katasztrófa jeleként is értelmezhetné a narancsvörösen kanyargózó mintákat. A földi kutatók többsége ugyanakkor régóta csak legyint az ősszel színt váltó levelek problémájára. „Ennek a biokémiai pazarlásnak láthatólag semmiféle funkciója nincs a fák életében” – olvasható egy 2000-ben íródott szövegben, amelynek szerzője Marion Newbigin 19. századi skót biológus nézeteit idézi fel. Nem mindenki ért azonban egyet ezzel a véleménnyel. William D. Hamilton, az Oxford evolúciós biológusa az 1990-es évek végén írt először arról, hogy az ősz élénk színei tényleges célokkal bíró jelzések a fák részéről, és az élősködők elriasztására szolgálnak, amelyek ebben az évszakban rakják le petéiket. A viselkedés véleménye szerint egy koevolúciós folyamat eredményeként alakulhatott ki, vagyis több faj kölcsönösen befolyásolta egymás fejlődését. Az együttes evolúcióra jó példát jelent a növények és beporzóik fejlődése, ahogy a virág és a méh lassacskán tökéletesen adaptálódik egymás igényeihez. Hamilton szerint az őszi színek is hasonlóképpen alakultak ki. A rovarok által megtámadott fák közt egy fajon belül is létrejöttek olyan természetes variánsok, amelyek erősebb méreganyagokkal és ezzel együtt élénkebb színekkel rendelkeztek, ahogy leveleik lassan elhaltak. A rovarok hamar megtanulták, hogy jobban járnak, ha elkerülik a legszínesebb fákat, így ezen egyedeknek nyílt a legjobb esélyük génjeik továbbörökítésére. Ezzel párhuzamosan azon rovarok élték túl nagyobb valószínűséggel, amelyek a leghamarabb felismerték az élénk színek által jelzett veszélyeket.
Hamilton ugyan 2000-ben meghalt, a következő évben azonban még megjelent tőle egy tanulmány, amely igencsak felkavarta a szakmát. „A kutatási terület eleve nagyon megosztott volt: botanikusok vitatkoztak ökológusokkal, kölcsönösen hülyeségnek tartva egymás ötleteit” – mondja Marco Archetti, aki annak idején Hamilton tanítványaként segített a jelzéselmélet modellezésében. Másfél évtizeddel később a szakértők még mindig nem jutottak konszenzusra a teóriával kapcsolatban. Archetti ma már maga is úgy véli, hogy a sárga levelek nem igazán illenek bele az elméletbe, a vörös árnyalatok azonban tökéletesen passzolnak Hamilton elképzeléséhez. A vörös szín az élővilág nagy része által elrettentő jelzésként értelmeződik, és ha egy őserdei béka esetében működik ez a kód, akkor miért ne működne hasonlóan a vörös levelek esetében is, mondja a szakértő. Az ökológia könyvekben a fák leveleinek őszi színeit gyakran egyszerűen a levelek halálának véletlen melléktermékeként magyarázzák. A lombhullató fák ugyanis a télre készülve megválnak leveleiktől, mivel a leghidegebb hónapokban nem éri meg fenntartani a lombkoronát, hiszen a rövid nappalok és a gyenge fény mellett sokkal kevesebb kémiai energiát tudnak előállítani a napfényből, mint a melegebb időszakokban. Mielőtt a levelek lehullanának, a fák magukhoz veszik azok anyagának egy részét: a klorofillt lebontják, és annak anyagait, például a nitrogént, a törzsben raktározzák, hogy kibírják a következő tavaszig. A levélhullatás időzítése tehát kulcsfontosságú a fa túlélése szempontjából: ha túl korán szabadul meg lombjától, nem gyűjt magába elég energiát a télre, ha viszont túl sokáig halogatja a dolgot, előfordulhat, hogy a levelek megfagynak, és így már nem lehet begyűjteni a bennük tárolt tápanyagokat. Ahogy a fák betakarítják saját klorofilljukat, láthatóvá válnak a levelekben található más pigmentek, illetve újak is szintetizálódhatnak. A karotinoidok például a lila, a kék és a zöld fényt nyelik el, és sárgát, valamint a narancsot verik vissza. Ezek tavasszal és nyáron a fotoszintézist segítik, de mivel mennyiségük eltörpül a klorofillé mellett, színük ilyenkor nem látható. Ősszel a fák a karotinoidok egy részét is lebontják és elnyelik, ez azonban sokkal lassabban zajlik, mint a zöld klorofill levelekből való betakarítása. A vörös (néha lila) színt az antociánok adják a leveleknek. Ezek a pigmentek viszont a növekedési folyamat idején egyáltalán nincsenek jelen a lombkoronában, hanem csak a levelek haldoklása idején kezdenek termelődni.
Annyi tehát világos, hogy a levelek színváltása és halála közt szoros kapcsolat áll fenn. Hamilton és Archetti szerint ugyanakkor lehet valami mélyebb oka is annak, hogy egyes fák pompázatos színeket vesznek fel ősszel, míg mások, például a lombjukat folyamatosan hullató örökzöldek, egyszerűen ledobják leveleiket. Hamilton biztatására Archetti a játékelméletre támaszkodva alkotta meg a teória munkamodelljét. Ennek lényege, hogy az egyik fél legjobb döntése a többi résztvevő döntésének függvénye. Vegyük például a hím pávák farkát. A játékelmélet szerint a hímek azért kezdtek egyre méretesebb farktollakat növeszteni, mert az tetszett a nőstényeknek. Ugyanakkor viszont csak a legerősebb és leggyorsabb hímek engedhették meg a díszes tollazat luxusát, mivel az óriási tollak megnehezítik a ragadozók előli menekülést. A díszes tollazat ezért egyben a genetikai tökéletesség, a fizikai erő jelévé is vált a nőstények számára, akik a legszebb farktollú hímeket választották párnak. Archetti szerint a játékelmélet segítségével a fák és a rovarok evolúciós harca is megmagyarázható. Ahogy a hím páváknak is el kell dönteniük, hogy mennyi erőforrást fordítanak farktollaikra, a fáknak is jól meg kell választaniuk, hogy mennyire teszik színessé őszi lombkoronájukat. A rovaroknak pedig eközben arról kell határozniuk, hogy a szín alapján melyik fákat ítélik otthonosabbnak, azaz kevésbé veszélyesnek. Ahhoz, hogy az őszi színek a tollakhoz hasonlóan megbízható jelekként működjenek, egyszerre hasznosnak és terhesnek is kell lenniük, mondja Archetti. Másként minden fa képes lenne ezek létrehozására, és az üzenet elveszítené jelentőségét. Archetti modelljének értékeléséhez empirikus adatokra volt szükség. Hamilton halála előtt Sam Brown oxfordi zoológussal közösen sikeresen előbányászta a tudományos szakirodalomban létező kapcsolódó adatokat. 2001-ben megjelent tanulmányukban arról értekeztek, hogy az őszi színek létrehozása valóban sok energiába kerül a fáknak, ahogy azt Archetti modellje megjósolta. Egy korábbi vizsgálatból kiderült, hogy a korai juhar leveleinek elhullatása előtt legfeljebb a karotinoidok 50 százalékát szívja vissza törzsébe.
Hamiltonék szerint ez jelentős energiakiesést jelent a növénynek, amit levelei sárgán tartására fordít a téli túlélés helyett. Meglátásuk szerint a fák értékes fotoszintetizáló időt veszítenek azzal, hogy az ősz korai szakaszában lebontják a klorofillt, hogy színpompás lombra cseréljék zöld leveleiket. Ráadásul, ahogy már említettük, akadnak olyan fajok is, amelyek az őszi időszakban új pigmenteket, antociánokat, fluoreszcens anyagokat és egyéb molekulákat termelnek, külön energiát fektetve abba, hogy még élénkebb színekre tegyenek szert. Hamilton és Brown azt a rovarcsaládot is megnevezték, amely szerintük az őszi színek evolúcióját vezérelhette. A levéltetvek a világ minden mérsékeltövi erdejében gyakoriak, és vírusokat terjesztenek, illetve különböző módokon gátolják a fák fejlődését. A kutatók azzal érveltek, hogy a tetvek időnként ősszel vándorolnak, pontosan akkor fertőzve meg az újabb egyedeket, amikor a fák színt váltanak, így lehetséges, hogy ezzel éppen az ő elriasztásuk a cél. A levéltetvek bizonyos fajai ráadásul igazoltan képesek különbségek tenni az élénk és kevésbé élénk színek között, különös tekintettel a sárga különböző árnyalataira, áll Hamiltonék tanulmányában. A növénybiológusok egy része ugyanakkor szkeptikus volt. A tetvek egyrészt más évszakokban is vándorolnak, ami arra utalhat, hogy a fák kiválasztásánál nincs jelentősége a színeknek. A kritikusok egy része szerint a fák fényvédőként alkalmazzák az antociánokat és a karotinoidokat, amikor klorofillok hiányában a leginkább sérülékenyek leveleik. Aztán 2007-ben Thomas Döring, a Humboldt Egyetem rovarlátással foglalkozó szakértője elkezdte vizsgálni Hamiltonék tetvek színlátásával kapcsolatos állításait. Laborkísérletek során megfigyelte, hogy a zöld őszibarack-levéltetvek minden olyan felületbe örömmel kóstolnak bele, amely zöldes vagy sárgás árnyalatú. Ha tehát a sárga színt riasztónak szánják a fák, a jelek szerint a rovarok nem nagyon veszik az üzenetet. Döring továbbá azt is kiderítette, hogy a sárga fényt a tetvek szemében ugyanazon fotoreceptorok érzékelik, mint a zöldet, vagyis az állatok vélhetően egyáltalán nem tudnak különbséget tenni a két szín között. Vagyis ha a fák el akarják riasztani a tetveket, a sárga levélszín a lehető legrosszabb, amit választhatnak, írta Döring.
Archetti ennek ellenére sem volt meggyőzve. Rávette Döringet, hogy egy közös kísérletben teszteljék, melyik színeket kedvelik jobban, és melyikeket kevésbé a tetvek. Egy erdei tisztásra 140 vízzel teli tálat raktak ki, amelyek mindegyike a 70 őszi árnyalat egyikére volt festve. Amikor megvoltak az eredmények, Archetti belátta, hogy a sárga színnel kapcsolatban tévedett: a sárga tálak még több tetvet vonzottak magukhoz, mint a zöldek. A rovarok számára a jelek szerint a sárga a zöld egy nagyon élénk árnyalatának tűnik, mondja Archetti. A karotinoidok tehát nem alkalmasak a rovarriasztásra. A vörös antociánok viszont igen, a kísérlet ugyanis megerősítette, hogy tetvek elkerülik a vörös árnyalatokat. Hamilton és Archetti elméletének igazolására a legideálisabb egy kontrollált vizsgálat lenne: ki kellene választani két olyan facsoportot, amelyek ősszel vörösre váltják zöld színüket, majd az egyiket tetvekkel megfertőzni, és generációkon keresztül figyelni az élőlények viselkedését. Ha a vörös szín valóban a rovarok elriasztására szolgál, a tetűmentes fák populációjában idővel el kellene tűnnie ennek, mivel nem lenne meg az ezt fenntartani képes szelekciós nyomás. A probléma ezzel csak az, hogy egy ilyen kísérlet nagyon sokáig, rengeteg emberöltőig tartana, hiszen a fák sokáig élnek. Archetti viszont ügyes megoldással hidalta át ezt a gondot. 2009-es tanulmányában vadalmafa-populációkat hasonlított össze 2000 éve háziasított rokonaikkal. A rovarok ez utóbbi fákat is megtámadják, az ember ugyanakkor jelentősen beavatkozik a fák szaporodásába és a populációk alakulásába. Ezen háziasított fajok esetében tehát a rovarok elriasztásának képessége és a szaporodóképesség megőrzése közt jelentősen fellazult a kapocs, hiszen sokkal inkább azon múlik az adott leszármazási ág folytatódása, hogy az ember folytatni akarja-e azt, nem pedig magukon a fákon.
Ennek megfelelően Archetti elmélete alapján azt várnánk, hogy a háziasított fajoknak már nem érdekük vörös levelekkel küzdeni a tetvek ellen, vagyis a populációkat egyre kevésbé jellemzi ez az árnyalatú őszi lombkorona. És valóban: ha egy pillantást vetünk Közép-Ázsia almafáira, máris láthatjuk, hogyan fordul vissza az evolúciós folyamat. Archetti megfigyelése alapján ebben a régióban a vadalmák 62 százalékának a levelei váltanak vörösre ősszel, a háziasított rokonok esetében azonban már csak 39 százalék ez az arány. Hasonló tendencia figyelhető meg a sárgabarack- és diófák kapcsán is: míg az ázsiai vad fajok narancsvörösbe fordulnak az őszi hónapokra, európai háziasított változataik levelei zöldek maradnak vagy megsárgulnak lehullásuk előtt. Archetti játékelméletes modellje szerint a vörösbe forduló fák egyben a legártalmasabbak is a rovarokra. A szakértő ezen állítás tesztelése érdekében 40 zöld levelű, 40 sárga és 40 vörös levelű almafa tetűpopulációit vizsgálta meg. A rovarok ősszel jelentek meg a növényeken, és a zöld leveleiket megtartó fákon megtelepedettek kétharmada, a sárgára váltó fákon élők fele érte meg a nyarat. Az ősszel vörös lombú fákon viszont csak a tetvek harmada maradt meg nyárra, ami azt jelzi, hogy ezen növények valamilyen módon tényleg képesek gátolni az állatok szaporodását. 2012-ben egy új-zélandi kutatócsoport egy másik almakártevő, az Epiphyas postvittana nevű sodrómoly kapcsán szintén igazolta, hogy a vörös leveleken táplálkozó lárvák jelentős része elpusztul, és a túlélők fejlődése is sokkal lassabbá válik. A szakértők egy része ennek ellenére úgy gondolja, hogy az őszi levélszíneknek semmi közük a rovarokhoz, hanem azok csak a haldokló levelekben bekövetkező sejtszintű folyamatok melléktermékeiként alakulnak ki. Megint mások úgy vélik, hogy ez utóbbi állítás nem feltétlenül mond ellent Archetti és társai teóriájának, hiszen az élővilágban számos olyan jelenség és folyamat létezik, amely egyszerre több célt szolgál. Így a levelek egyszerre védhetnek a Nap erős sugarai ellen, és riaszthatják el a rovarokat is, kiaknázva a pigmentáció természetes változásait.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

4. dzsuz87
2015.08.16. 11:49
Én még úgy tanultam, hogy antocián a legtöbb levélben jelen van, csak a klorofill általában elnyomja. Néhány esetben pedig pont az antocián a legdominánsabb egy növényben, lásd pl. disznóparéj avagy amaránt.
Minden nap tanul az ember, már amíg be nem vezetik a vasárnapi internet-tilalmat is...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. gombabacsi
2015.08.16. 14:25
ez a sok-sok fantasztikus következtetés...
tehát az is igaz lehet, meg annak ellenkezője is
sőt, a százezer kombinációból bármelyik igaz lehet, és azok százezer ellenkezője is
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. Renhoek gomba...
2015.08.16. 17:51
A természet olyan komplex, és annyira kis szeletét ismerjük, hogy érdekes teóriákon kívül nem nagyon lehet mást kitalálni. Ezeken legalább lehet vitatkozni, és a közben hátha kiderül valami érdekesség közben, amit fel lehet használni iparban, mezőgazdaságban stb...

Azt mondom inkább legyen sok hipotézis, amire keresünk bizonyítékot, mint egy minden elsöprő bizonyítékok nélküli kijelentés egy szektás Ezo magazinban Sajnos utóbbit manapság kérdés nélkül elhiszik az emberek és még terjesztik is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Meteoreso
2015.08.17. 21:54
Érdekes cikk, a piros levelű juharfáinkon tényleg nincsenek tetvek, ezen már én is filóztam miért...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!