Superorganisms mežs. Vai kokiem tiešām piemīt jūtas?

Pirms dažiem gadiem latviešu valodā iznāca un tikpat populāra kā citur kļuva vācu mežziņa Pētera Vollēbena grāmata Koku slepenā dzīve ar apakšvirsrakstu Ko jūt un kā cits ar citu sazinās koki – ieskats apslēptā pasaulē. Tās autors jau vairākus gadu desmitus ir mežzinis, un viņa pārziņā ir arī gadsimtiem seni dižskābaržu meži. Tieši vērojot tos, viņš nonācis pie secinājumiem, ka koki jūt sāpes, sarunājas, draudzējas, palīdz cits citam. Piemēram, stāstīts par kāda veca dižskābarža saknēm, kur koka jau sen vairs nav, celms satrupējis, bet daļa no mezglainajām saknēm, kas virs zemes paceļas kā apsūnojuši akmeņi, ir veselas un dzīvas, jo tās caur savām saknēm – iespējams, ar sēņu micēlija starpniecību – baroja apkārtējie koki… 

Profesora Ģederta Ieviņa grāmata Augu fizioloģija. Funkcijas un mijiedarbība ar vidi atšķirībā no Koku slepenās dzīves gan ir kārtīgs zinātnisks ķieģelis ar daudziem svešvārdiem un speciāliem terminiem, taču arī tajā ir tādas nodaļas kā Augu kustības, Atbildes reakcijas, izvairīšanās un aizsardzība, Augu mijiedarbība ar citiem organismiem. Tā ka varbūt viņi nemaz nav no dažādām pasaulēm. Bet kas tad tur bija ar to veco celmu un sēnēm?

Sadraudzēties ar sēni 

Lai garantētu ziņu ātru izplatīšanos, parasti tiek iesaistītas sēnes. Tās darbojas kā interneta stiklšķiedras kabeļi. Tievie sēņu pavedieni izlaužas cauri augsnei un caurauž to tik biezi, ka grūti pat iztēloties. (..) Viena pati sēne gadsimtu gaitā var izplesties vairāku kvadrātkilometru platībā un tādējādi satīklot visu mežu. Ar saviem pavedieniem tā nodod signālus no viena koka uz citu un tādējādi palīdz tiem apmainīties ar ziņām par kukaiņiem, sausumu un citām briesmām. Nu jau pat zinātne runā par wood-wide-web, kas pārklāj mūsu mežus. (..) Sēnēm ir sava stratēģija, un tās ļoti labi var spēlēt starpnieku un pretrunu izlīdzinātāju lomu.*

Citi lasa

Estere Jansone

Politika

«Viņu tur ir līdz horizontam!» Bražes selfijs saceļ vētru sociālajos tīklos

Gita Vīksne

Slavenības

Šlāgerdziedātāja Aija Legzdiņa dramatiski novājējusi. Viņu vairs nevar atpazīt…

Lauma Lapsa

Skandāls

Atklājas jaunas detaļas par Jelgavas novada mēra Lasmaņa ēverģēlībām darbā. Bijušās darbinieces stāsts

Koku un sēņu sadarbību apliecina arī profesors. Tā gan raksturīga ne tikai kokiem, bet arī citiem augiem. Augu saknes un sēnes hifas – mikroskopiskie šūnu pavedieni, kas veido tās sēņotni jeb micēliju, – veido jaunu kopēju orgānu jeb mikorizu. Mikoriza noder un palīdz visiem – gan sēnēm, gan kokiem – augt un vairoties arī tad, ja apstākļi ne tuvu nav ideāli. Piemēram, sēne pati nevar saražot organiskās barības vielas jeb cukurus, kas tai ir vajadzīgi augļķermeņa – jaukās baraviciņas vai gailenes, ko mēs nogriežam un ieliekam grozā, – veidošanai. To viņas vietā fotosintēzes procesā izdara koks, barības vielas no lapām nonāk saknēs, no koka saknēm – sēnes micēlijā, un tad jau var izaugt arī apšu kundziņš un bērzlapju podiņš. Savukārt kokiem sakņu zona, ar kuru tie uzsūc augšanai nepieciešanās minerālvielas, ir visai neliela, salīdzinot ar tiem pat vairākus kvadrātkilometrus lielajiem plašumiem, ko spēj aptvert sēnes micēlijs. Ja sakņu zonā minerālvielas beidzas, kokiem pietrūktu barības vielu. Taču talkā nāk mikoriza, jo sēņu micēlijs var savākt un piegādāt kokiem minerālvielas un pat ūdeni no vietas, kuru tas pats nevar aizsniegt. Savukārt sēne tās var nesavtīgi piegādāt kokam, jo pati nespēj pilnīgi izmantot, bet pretī saņem cukurus, kas tai vajadzīgi. 

Mikoriza tiešām ir kā tīkls, kas var cauraust kilometriem plašu teritoriju un pastāvēt ļoti ilgi.

Mūsdienu molekulārās ģenētikas pētījumi liecina, ka mikoriza kā parādība pastāv jau neaptverami ilgu laiku – 350 un varbūt pat 460 miljonus gadu.

Tai pat bijusi svarīga nozīme procesā, kurā pirmatnējie augi no ūdens spēja pārcelties uz sauszemi un to apdzīvot. 

Mikorizu veido ne tikai koki un citi meža augi, bet arī – lielum lielā daļa, vismaz 80 procenti – sauszemes augu sugas, tajā skaitā arī daudzi lauksaimniecībā nozīmīgi kultūraugi. Daudzas no mikorizas sēnēm ir mums labi pazīstamas ēdamās sēnes, ieskaitot dārgās trifeles, kas sadzīvo tikai ar noteiktām koku sugām. 

Vēl līdz galam nav noskaidrots, kā gan koki atšķir labās jeb mikorizas sēnes, ar kurām draudzējas un sadarbojas, no sliktajām, kas izraisa, piemēram, trupi, pret kurām tie aizsargājas, cik vien iespējams. Sēne taču paliek sēne, un, no koka viedokļa, tām varētu būt daudz līdzīga. Iespējams, ka koks sākumā tomēr mobilizē aizsardzības resursus, taču, saprotot, ka nenotiek uzbrukums, arī aizsargreakcija tālāk neattīstās. Toties aizsargreakcijas dēļ aktīvāka kļuvusi koka imūnsistēma, un tas ir labāk pasargāts no patogēnu sēņu uzbrukuma, kas var sekot. Tā kā mikorizas sēne ir atnākusi draudzēties, nevis uzbrukt, tā pret koku izturas saudzīgi. Ar kokiem un krūmiem pārsvarā veidojas ektomikorizas, kas neiekļūst sakņu šūnu iekšpusē, bet gan sakni no ārpuses ietver īpašā struktūrā, ko sauc par mantiju, bet iekšpusē veido savijumus starp saknes šūnām, ko dēvē par Hartiga tīklu. Nosaukums tam dots par godu 19. gadsimta vācu mežzinātniekam, augu slimību un sēņu pētniekam Robertam Hartigam. Endomikoriza jeb iekšējā mikoriza ieaug arī saknes šūnās, taču saudzīgi, neskarot tās centru. Iespējams arī abu šo mikorizas veidu apvienojums. Turpretī kaitīgās sēnes metas virsū visam, kas vien gadās ceļā, netaupot neko. 

Jāatzīst, ka tādi vārdi kā draudzēties, saprast, uzbrukt, aizsargāties, labs, slikts, lai raksturotu koku un sēņu attiecības (un arī pats vārds attiecības) gan ir aizlienēti no cilvēku pasaules. Ne augiem, ne sēnēm nav nervu sistēmas un smadzeņu un līdz ar to nav arī sajūtu un emociju, jūtu, pārdomu un spriedumu. Tie cits citam nodod ķīmiskus signālus, kas izraisa noteiktu reakciju, tajā skaitā resursu apmaiņu gan starp vienas, gan atšķirīgu sugu pārstāvjiem – kokiem un sēnēm. 

Mikorizas ietekmi uz meža ražību un veselību pētījuši mežzinātnes institūta Silava zinātnieki. Egļu audzēs tika atrastas pavisam 28 mikorizas sēņu sugas, gan ēdamas, gan neēdamas, visbiežāk – pienaines, tai skaitā cūcenes un egļu rudmieses, bērzlapes, bārkstmales, mušmires un žultsbekas. Vietās, kur egles auga labi, arī sēņu sugu un augļķermeņu bija vairāk, bet vietās, kur egles aug slikti, arī sēņu sugu un pašu sēņu bija mazāk, vietām pat nemaz.

Arī pašlaik notiek pētījumi, piemēram, pārbaudot pieņēmumu, ka apmežošana, īpaši ar kokiem, kam raksturīga ektomikoriza, varētu mazināt siltumnīcas efekta gāzu emisijas, tātad globālo sasilšanu.

Lūk, cik liela nozīme var būt sēnēm! 

Kā koki spēj aizsargāties?

Piemēram, ozoli mizā un lapās ievada rūgtas un indīgas miecvielas. Tās vai nu nogalina kukaiņus, vai arī izmaina garšu tiktāl, ka gardu salātu vietā kukaiņi dabū kodīgu žulti. *

Cik svarīgi augiem ir spēt aizsargāties, liecina kaut vai tas, ka uz apmēram 300 000 augu sugu, kas uz zemeslodes mīt, ir apmēram seši miljoni kukaiņu sugu, savukārt puse no tiem augēdāji, kas to vien dara kā snaiksta savus snuķīšus, vai kādi nu viņiem tie sūcējorgāni ir, un klabina žoklīšus, lai augus apēstu. Sarēķināts arī, ka apmēram 15 procentus no lauksaimniecības produkcijas, ko audzē cilvēku pārtikai un dzīvnieku barībai, patiesībā apēd augēdāji kukaiņi. Daļa no viņiem ir vispārējie augēdāji, ko dēvē arī par visēdājiem jeb ģenerālistiem, un daļa ir speciālisti, kam garšo tikai noteiktas augu sugas. 

Par to, ka augi spēj aizsargāties un pat atpazīt konkrēto uzbrucēju, liecina pētījums ar savvaļas tabaku. Kad tabakai uzbrūk visēdājs, tā saknēs pastiprināti sintezē nikotīnu, kas tiek nogādāts uz lapām un sabojā uzbrucējam apetīti. Savukārt tabakas speciālistam nikotīns nekaitē, un augs nemaz nepūlas, to ražojot, bet mēģina aizstāvēties ar citiem līdzekļiem.

Augi arī prot atšķirt, vai kaitējumu tiem nodarījis augēdājs kukainis, zālēdājs dzīvnieks, vai zaru nolauzis garāmskrienošs puika, un attiecīgi reaģē. Piemēram, kārklu krūmi veido vairāk zaru, ja to ievainotās lapas apstrādā ar aļņu siekalām. Ja priežu sējeņiem skujas nograuzuši zāģlapseņu kāpuri, enzīmi pārējās skujās darbojas aktīvāk nekā tad, ja cietušās skujas tiek bojātas mehāniski – norautas vai nogrieztas. Turklāt atšķiras ne tikai reakcija uz augēdājkukaiņu uzbrukumu no reakcijas uz mehānisku ievainojumu. Tā ir atšķirīga arī atkarībā no tā, vai uzbrucis grauzējs, piemēram, vaboles, dažādi kāpuri, vai dūrējsūcējs, tāds kā laputs, lapu blusiņa, blakts. Katrs kukainis izdala atšķirīgu gremošanas sekrētu, kas nonāk ievainojuma vietā. Augs to atpazīst un sāk investēt resursus piemērotas aizsardzības sistēmas izveidošanai. Piemēram, sāk ražot kādu kukaiņa gremošanas inhibitoru – vielu, kas nomāc gremošanu, vai vielas, kas kavē proteīnu vai cietes šķelšanu kukaiņa vēderā. Tēlaini runājot, kukainim sāk sāpēt vēders, un viņš vairs tādu draņķību nespēj ieēst. Otra iespēja – ražot indes, kā jau minētajā piemērā ar tabaku.

Īsi sakot, notiek savdabīga bruņošanās sacensība. Tikko mēs sākam runāt par metaforiskām analoģijām, par atmiņu un tamlīdzīgām lietām… Atmiņa ir, bet tā darbojas bioķīmiskās regulācijas līmenī, kā hormoni, hormonu gradienti. Cilvēka organismā kā koordinators tam visam darbojas augstākā nervu sistēma. Augam nav nekāda analoģiska orgāna, kas pildītu kādu koordinējošu funkciju, kur nu vēl sēnei. Vienkārši, pēc ķīmijas likumiem, vielas pārvietojas no vietas ar lielāku koncentrāciju uz vietu ar mazāku koncentrāciju, lai viss izlīdzinātos. Augs un sēne sastāv no izolētām apakšvienībām, kas ir ļoti, ļoti mazas. Katra šūna ir izolēta, tikai selektīvi kaut ko uzņem vai selektīvi izdala, tai ir pārnesējsistēmas, kas ķīmiskos savienojumus sūta iekšā un ārā. Koka vadaudu sistēmu var salīdzināt ar cilvēka limfātisko un asinsvadu sistēmu. Mēs varam augā redzēt – tāpat kā ir asinis, kas no plaušām, bagātinātas ar skābekli, plūst pa pārējo organismu, un ar sirds palīdzību pēc tam atgriežas skābekļa nabagas –, augā galvenie transporta virzieni ir no saknēm uz lapām un pretējā virzienā. Taču transporta sistēmas ir atšķirīgas, visu koordinē vienkāršas ķīmiskās vielas – hormonu gradienti. 

Smaržas nozīme

.. būtu taču interesanti uzzināt, vai arī koki spēj izteikties. Ja spēj, tad kā? (..) Saklausīt neko nevar, jo tie ir pavisam klusi. (..) Tomēr koki pievērš sev uzmanību citādi – ar smaržvielām.*

Koku slepenajā dzīvē ir stāsts par akācijām un žirafēm, kas novērots Āfrikas savannā pirms gadiem piecdesmit. Tajā apgalvots, ka akācijas dažu minūšu laikā spēj lapās izdalīt indīgas vielas, un žirafēm jādodas projām. Taču tās atkal apstājas, lai barotos ne pie tuvākajiem kokiem, bet vismaz simt metru tālāk. Tuvākie koki jau saņēmuši ziņu, ka arī viņiem jāsāk izdalīt indīgās vielas, un to viņiem pa gaisu piegādājusi brīdinājuma gāze (etilēns), ko arī izdala akācijas žirafu mielasta laikā. 

Lai gan konkrēto stāstu vērtē skeptiski, arī profesors Ieviņš piekrīt, ka smaržai ir nozīmīga loma – turklāt, nevis lai sazinātos ar sugas brāļiem, bet gan ar citām radībām. Runājot par augu smaržām, mums pirmās uzreiz nāk prātā spēcīgās ievu, ceriņu un jasmīnu ziedu smaržas. Ziedu smaržas arī ir ilgāk un pamatīgāk pētītas. Taču smarža piemīt arī citām auga daļām. Turklāt tā mainās, bet līdz ar augēdāju uzbrukumu augi izdala īpašu smaržu maisījumu no lapām, zariem, mizas – gan ievainotajām, gan neievainotajām daļām. Daļa smaržas jeb gaistošo savienojumu izdalās tieši no ievainojuma vietas, jo ir bojāta šūnas struktūra, kur tie glabājās. Bet citus augs sintezē speciāli, un tie ir kā apkārtnē raidīts SOS signāls. Mēs ar saviem raupjajiem deguniem to neuztveram, bet tie, kuriem tas sūtīts – plēsīgie kukaiņi un ērces, attiecīgo augēdāju parazīti – uztver ļoti labi un klāt ir.

Piemēram, ja augam uzbrukusi tīklērce, auga smarža mainās, un šo smaržu uztver plēsējērce un nāk ēst tīklērces.

Vai arī kāds tauriņa kāpurs sāk grauzt lapu, mainās auga smarža, un atlido lapsene un sadēj olas kāpurā. Līdz ar to kāpurs ies bojā, jo kalpo lapsenei kā pēcnācēju dzīves un barības vieta.

«Taču tā ir komunikācija starp augu un citu organismu,» uzsver profesors Ieviņš. «Pieņemt, ka auga smaržu var uztvert cits augs, ir diezgan problemātiski, jo augiem nav pietiekami efektīvu receptoru, kas ļautu uztvert smaržas. Tāpēc, dzirdot analoģiju, gandrīz vai metaforu, ka augi sarunājas, izmantojot smaržu, es parasti mēdzu teikt – augi gan runā, bet ir kurli. Ir gan daži augu gāzveida hormoni. Hormoni uzkrājoties apkārtējā vidē noteiktā koncentrācijā, augi tos var sajust. Piemēram, visi augi izdala ļoti vienkāršu gāzi etilēnu, ko uzskata par stresa hormonu. Viena no etilēna pamatfunkcijām augā ir augšanas bremzēšana. izņemot speciālus gadījumus, kur ūdensaugiem tas darbojas pretējā virzienā. Jebkādi nelabvēlīgi apstākļi izraisa augšanas bremzēšanu, jo augs ar etilēna palīdzību apzināti bremzē augšanu un izmanto resursus aizsardzībai.» Jautājums – vai tas varētu notikt tik ātri, kamēr žirafe aiziet no vienas akācijas līdz otrai?

Arī jasmonāts, viena no salicilskābes (tā savu nosaukumu ieguvusi no vītolu latīniskā apzīmējuma Salix un ir aspirīna sastāvā) formām, ir augu hormons, ko tie sintezē pēc ievainojuma. Starp citu, jasmonāts patiešām ir arī viens no komponentiem, kas veido jasmīna smaržu.

Superorganisms mežs

Meži ir superorganismi – veidojumi, kas līdzinās, piemēram, skudru pūžņiem. (..) Viens koks nav mežs, tas nevar radīt vietēju stabilu klimatu, ir neaizsargāts un pakļauts laikapstākļu maiņām. Turpretim kopīgiem spēkiem daudzi koki rada ekosistēmu, kas mazina pārlieku karstumu un aukstumu, uzkrāj daudz ūdens un padara gaisu ļoti mitru. Tādā vidē koki ir labāk aizsargāti un var nodzīvot garu jo garu mūžu. Lai tā notiktu, kopība jāsaglabā par katru cenu. Ja visi koki rūpētos tikai paši par sevi, tikai retais nodzīvotu līdz vecumam.*

Protams, mēs varam izmantot dažādas līdzības un metaforas, lai cilvēku ieinteresētu un apstiprinātu iespaidu, ka dabā viss nav tik vienkārši, kā izskatās. Un jāatzīst, ka tā tiešām ir patiesība – jo vairāk mēs uzzinām, kā notiek mijiedarbība, jo vairāk nākas atzīt, nekas tāds pats no sevis, bez iemesla nevar rasties. Lai gan varētu domāt – jo vairāk mēs uzzinām, jo vairāk eksakto zinātņu jaunākajiem sasniegumiem būtu mūs jāpārliecina par dzīvības dabisko izcelsmi –, īstenībā ir otrādi. Jo ilgāk pētām, jo noslēpumaināks šķiet tās rašanās veids un iemesli.

Arvien mazāk pārliecina vulgarizētais evolūcijas izskaidrojums par kaut kādu pirmatnējo aminoskābju zupu, kurā, nejauši iesperot zibenim un savienojoties nukleoīdiem, radās dzīvība.

Liekas, ka tiešām ir kāda ārējā inteliģence, kas to ir spējusi radīt. Pamazām mēs varam izskaidrot, kā viss notiek, kā bioķīmiskajā mašīnā katrā no miljardiem šūnu katrā brīdī notiek miljoniem bioķīmisku reakciju. Turklāt tās nav nejaušas, bet koordinētas. Tas nav noliedzams. Un, protams, mūsu gars tiecas izskaidrot visu apkārtējo pasauli pēc savām izjūtām un līdzības. Tā mēs nonākam, piemēram, pie šādas versijas par mežu. Tā ir laba jau tāpēc vien, ka liek mums ar pietāti izturēties pret šo superorganismu. 

Turklāt pasaulē pastāv arī meži kā patiešām vienots organisms, kurā koki izauguši, piemēram, no vienas apses sakņu atvasēm un ir savā starpā saistīti. Tāds mežs var pastāvēt tūkstošiem gadu. Kā tas darbojas, var iztēloties, piemēram, pavērojot avenājus žogmalē, kas ataug katru gadu no jauna. Pat maijpuķīte var būt 6000 gadu veca – šajā vietā ir audzis tās priekštecis, un, lai gan fiziskās daļas nomainījušās un sakneņi atjaunojušies, kontakts visu laiku saglabājas. Dabiskā pļavā līdzīgu piemēru ir vēl daudz vairāk, un, līdzīgi kā mežu, arī to var saukt par superorganismu. Tur darbojas savas mikorizas, kas saista raibos pļavas augus. Taču mūsu platuma grādos dabiska pļava bez cilvēka nespēj eksistēt. Tā pastāv savannās, kur konkrēti apstākļi ierobežo kokaugu augšanu. Pie mums nekas neierobežo kokaugu augšanu, un mūsu platuma grādos un apstākļos mežs ir vienīgā dabiskā ekosistēma.  Principā mēs dzīvojam mežā, kur, būdami lauksaimnieciski noskaņoti, esam sev izrušinājuši pleķīšus pārtikas audzēšanai. Bet, tikko tos atstājam bez uzmanības, tie aizaug – vispirms ar ne pārāk jauku pļavu un pēc tam – ar mežu.

* Citāts no Koku slepenās dzīves. 

Projekts Meža stāsti tapis ar Meža attīstības fonda atbalstu.