Paproć “zmartwychwstanka” (Pleopeltis polypodioides) to gatunek pełzającej paproci o grubej teksturze, która pochodzi z Ameryki Północnej, Ameryki Południowej oraz Afryki.
Paproć ta zamieszkuje lasy liściaste południowo-wschodnich Stanów Zjednoczonych na obszarach obejmujących Delaware, Maryland, Wirginię, Wirginię Zachodnią, Illinois, Ohio, Alabamę, Georgię, Florydę, Mississippi, Arkansas, Teksas i Oklahomę. Paproć tę można również znaleźć na obszarach, takich jak subtropikalna Ameryka, części południowej Afryki i inne obszary o klimacie wilgotnym lub pół wilgotnym.
Paproć “zmartwychwstanka” jest epifitem, co oznacza, że przyczepia się do innych roślin, ale nie prowadzi pasożytniczego trybu życia. Korzysta z innego gatunku rośliny tylko jako podpory, a odżywia się najczęściej samodzielnie. Z powietrza i wody pobiera składniki odżywcze, które gromadzą się na zewnętrznej powierzchni kory. Paproć “zmartwychwstanka” żyje na gałęziach dużych drzew takich jak cyprysy i często można ją zobaczyć na zacienionych obszarach, na konarach dużych dębów, wielokrotnie wystawionych na opady deszczu. Jednak wiadomo, że rośnie również na powierzchniach skał i martwych kłodach.
Wiecznie zielone liście tej paproci mają 25 cm wysokości i 5 cm szerokości i są monomorficzne. Skórzaste, żółto-zielone małżowiny uszne (listki) są głęboko pierzaste, od podłużnych do wąsko lancetowatych, zwykle najszersze w pobliżu środka, czasami u podstawy lub w jej pobliżu. U podstawy liścia znajdują się skupiska reprodukcyjne (sori), które są lancetowate, z jasnobrązową podstawą i brzegami oraz z ciemnym środkowym paskiem. Paproć przyczepia się do kończyn innej rośliny za pomocą rozgałęzionego, pełzającego, smukłego kłącza, które dorasta do 2 mm średnicy.
Paproć zarodnikuje latem i wczesną jesienią. Zarodnie powstają na spodniej stronie liścia (sporofila).
Sekcje kłącza są również żywotnym potomstwem i mogą zakorzenić się w nowym podłożu.
Paproć “zmartwychwstanka” zawdzięcza swoją nazwę temu, że może przetrwać długie okresy suszy, zwijając liście i wyglądając na wysuszoną, szarobrązową i martwą. Jednak gdy obecna jest tylko niewielka ilość wody, paproć rozwinie się i ponownie otworzy, wyglądając na „zmartwychwstającą”. Oszacowano, że rośliny te mogą przetrwać 100 lat bez wody i nadal odradzać się po jednorazowym kontakcie z wilgocią.
P. polypodioides może poważnie wyschnąć i stracić prawie całą wodę. Eksperymenty wykazały, że może stracić do 97% wody i pozostać przy życiu, chociaż częściej traci tylko około 76% w okresach suszy. Dla porównania, większość innych roślin obumiera po utracie zaledwie 8-12%. Ta paproć może stracić prawie całą wodę, nie nawilżając komórek w liściach, i przetrwać.
Po opadach deszczu lub nawet niewielkiej ekspozycji na wodę może w pełni nawodnić się i powrócić do normalnego stanu w ciągu 24 do 48 godzin. Po znacznej ekspozycji na wilgoć następuje wzrost zawartości wody do 50% po pierwszej godzinie i 65-70% po trzech godzinach. Po odzyskaniu wilgoci paproć może ponownie stać się aktywna fotosyntetycznie, zwiększając swój metabolizm i uwalniając związki organiczne, które umożliwiają roślinie egzystencję.
Wilgotność względna powietrza i szybkość zamykania się liści paproci to zależność odwrotna. Im większa wilgotność, tym wolniej zamykają się liście paproci.
Paproć “zmartwychwstanka” gromadzi cukier w swoich odwodnionych komórkach, aby je chronić i stabilizować błony i białka w stanie suchym. Gromadząc cukier, komórki mogą utrzymywać wiązania wodorowe między niezbędnymi makrocząsteczkami potrzebnymi do ich budowy. Interesującą cechą tej paproci jest to, że nie pobiera wody natychmiast po wyschnięciu.
Paprocie “zmartwychwstanki” mają porowate sieci struktur komórkowych, które mogą rozszerzać się i zmieniać układ, aby po wystawieniu na działanie wody pomieścić trzy do czterech razy więcej wody niż ich własna waga. Początkowo woda wnika w gąbczastą warstwę naskórka i porowatą sieć liści paproci, nie zmieniając ich znacząco. Z biegiem czasu w sieci komórek paproci narasta ciśnienie, zmieniając turgor (stan napięcia ściany komórkowej wskutek działania ciśnienia hydrostatycznego wewnątrz komórki) i naprężenie w roślinie, inicjując rozwijanie się liści. Paproć przestaje rozwijać liście dopiero wtedy, gdy jej sieć komórkowa jest całkowicie wypełniona wodą.
Kiedy liście „wysychają”, zwijają się dolną stroną do góry. W ten sposób paproć może najszybciej nawodnić się, gdy nadchodzi deszcz, ponieważ większość wody jest wchłaniana na spodniej stronie blaszek liściowych. Liście paproci zawierają komórki kanałowe pośrodku łusek powierzchniowych, które kierują wodę do naskórka liści paproci, umożliwiając jej wchłanianie. Zdolność liści paproci do rozwijania się po wystawieniu na działanie wysuszenia przypisuje się dużym komórkom górnego naskórka wzdłuż nerwu głównego liścia, które zwiększają swoją szerokość bardziej niż jakakolwiek inna komórka naskórka, co zmusza liście do rozwijania się i spłaszczania.
Jednym ze sposobów, w jaki paproć “zmartwychwstanka” przystosowała się do przetrwania wysychania, jest zdolność jej ścian komórkowych do deformacji i reformowania, bez pękania. Zaobserwowano, że dehydryny (białka wytwarzane w tkance rośliny, która jest narażona na odwodnienie podczas suszy) mogą umożliwiać odkształcanie się i przekształcanie ścian komórkowych liści paproci w okresach ekstremalnej suszy, po której następuje ekspozycja na wodę, z powodu dużych wahań zawartości wody. Stwierdzono, że dehydryny ulegały ekspresji tylko wtedy, gdy paproć wysychała lub była w stanie wysuszonym, przy czym dehydryny znajdowały się na zewnątrz komórek w pobliżu ścian komórkowych, umożliwiając odpowiednie odkształcenie i zreformowanie liści.
Przetestowano termoluminescencję paproci “zmartwychwstanki”. Zjawisko termoluminescencji polega na tym, że dany materiał napromieniowany uprzednio promieniowaniem jonizującym, przy podgrzewaniu emituje światło. Termoluminescencja tej paproci została przetestowana w celu zaobserwowania, w jakich temperaturach występuje, gdyż to pokazuje, jakie temperatury i stopień wysuszenia paproć może tolerować, zanim chloroplasty stracą energię, którą zgromadziły dla rośliny, a którą można zaobserwować w postaci emisji światła. Jedno z badań wykazało, że paproć “zmartwychwstanka” wymaga wysokich temperatur, zanim wystąpi termoluminescencja – wystąpiła ona bowiem dopiero w temperaturze około 50℃, podczas gdy inne rośliny tolerujące wysychanie wykazywały termoluminescencję w temperaturze 40℃. Aktywność termoluminescencyjna tej paproci wzrosła, gdy została wystawiona na sześć oddzielnych, ale następujących po sobie błysków zielonego bezpiecznego światła na liściach. Ponieważ termoluminescencję z liści paproci zaobserwowano dopiero w wyższych temperaturach, sugeruje to, że chloroplasty paproci mogą posiadać mechanizm zatrzymywania i magazynowania energii dla paproci podczas wysychania, co pozwala jej przetrwać wyższe temperatury i okresy ekstremalnej suszy.
W roku 1997 paproć została zabrana w przestrzeń kosmiczną na pokładzie The Space Shuttle Discovery w celu obserwacji “zmartwychwstania” rośliny podczas braku grawitacji.
Źródła
- https://en.m.wikipedia.org/wiki/Pleopeltis_polypodioides
- United States Department of Agriculture Plants Database.
- University of Florida Institute of Food and Agricultural Sciences.
- University of Illinois Plant Palette.
- North Carolina Cooperative Extension (17 Feb 2012). „Resurrection ferns make awe-inspiring comebacks”. Wayne County Center–North Carolina Cooperative Extension. Goldsboro, North Carolina: North Carolina State University. Archived from the original on 30 March 2013. Retrieved 14 Jul 2015.
- Jackson, Evelyn F.; Echlin, Haley L.; Jackson, Colin R. (2006). „Changes in the phyllosphere community of the resurrection fern, Polypodium polypodioides, associated with rainfall and wetting: Changes in the phyllosphere community of the resurrection fern”. FEMS Microbiology Ecology. 58 (2): 236–246. doi:10.1111/j.1574-6941.2006.00152.x. PMID 17064265.
- nwf.org/Educational-Resources/Wildlife-Guide/Plants-and-Fungi/Resurrection-Fern
© Źródło zdjęcia głównego: Wikimedia Commons. Autor: David J. Stang. Licencja: CC BY-SA 4.0.
