En hög precision, Tredimensionell undersökning av 21 olika trädslag har avslöjat en ännu okänd cykel av subtila takrörelser under natten. Sådana "sömncykler" skilde sig från en art till en annan. Upptäckt av avvikelser i rörelse över natten kan bli ett framtida diagnostiskt verktyg för att avslöja stress eller sjukdomar i grödor.

En av de viktigaste processerna för att upprätthålla liv på jorden är transporten av vatten från marken och in i löven, där fotosyntesen sker. Processen har fascinerat forskare i århundraden, och diskuteras fortfarande inom växtfysiologi. Forskare är generellt överens om att vattentransporter drivs av ljus, och inträffar följaktligen i 24-timmarscykler.

Förflyttning av löv över natten är välkänd bland trädarter i baljväxtfamiljen, men det upptäcktes först nyligen att vissa andra träd också sänker sina grenar med upp till 10 centimeter på natten och sedan tillbaka på morgonen. Dessa grenrörelser är långsamma och subtila, och är svåra att identifiera med blotta ögat på natten. Dock, markbunden laserskanning, en 3D-mätningsteknik utvecklad för precisionskartering av byggnader, gör det möjligt att mäta den exakta positionen för grenar och löv. Denna teknik användes nyligen för att demonstrera rörelser i björkträdens grenar under fältförhållanden.

När ett team av forskare från Danmark och Ungern upprepade experimentet genom att sammanföra 22 individuella träd- och buskarter och skanna dem över natten under strikt kontrollerade förhållanden, de blev förvånade:"Vi upptäckte en tidigare okänd periodisk rörelse på upp till en centimeter i cykler på två till sex timmar. Rörelsen måste kopplas till variationer i vattentrycket inom växterna, och detta betyder i praktiken att trädet pumpar. Vattentransport är inte bara ett jämnt flöde, som vi tidigare antog, " sa postdoc András Zlinszky vid Aarhus Universitet, avdelningen för ekoinformatik och biologisk mångfald.

Rörelsepulser

Alla träden visade någon form av gren- eller bladrörelse på några centimeter under experimentet. Dock, 12-timmarscykeln över natten med sänkning och återgång till startpositionen observerades endast hos sju av de studerade arterna. Resultaten visade att vissa träd har "sömnperioder" kortare eller längre än 12 timmar, och andra visar långsam kontinuerlig rörelse i en riktning, troligen på grund av sjukdom eller åldrande.

Det mest slående fyndet var att alla de studerade växterna visade pulser med minutvis periodisk rörelse över natten. Detta var särskilt slående i magnoliaträdet, som fullbordade tre hela cykler av upp-och-ned gren- eller bladrörelse under en natt. Även om den uppmätta kronförskjutningen bara var cirka 1 centimeter, forskarna är övertygade om att detta inte är ett mätfel.

Kortvariga växtrörelser orsakas av förändringar i vattentrycket i vävnader. Det antas generellt att vattentransport i träd sker som en steady-state process utan variationer snabbare än dag- och nattcykeln. De nya rönen tyder på att kortsiktiga förändringar i vattentransport och vävnadstryck är utbredda.

Intressanta perspektiv

Observationer av knappt detekterbara fluktuationer i stamdiameter har tidigare avfärdats som buller. Dock, sådant buller kan mycket väl vara resultatet av en hittills okänd vattentransportmekanism i anläggningar som orsakar kortvariga förändringar i stamvolym och vattentryck. Den exakta rollen och mekanismen för denna process måste studeras med ytterligare dedikerade experiment, men dessa fynd utmanar definitivt den utbredda synen på träd som statiska, passiva organismer.

Resultatets bredare perspektiv är intressant:"Vi tror att upptäckt av avvikelser vid rörelser över natten kan bli ett effektivt diagnostiskt verktyg för att avslöja stress eller sjukdomar i grödor. Detta skulle öppna för tidiga ingripanden, vilket inte bara är kostnadseffektivt utan också mer miljövänligt, sade Anders S. Barfod, Docent vid Aarhus Universitet, Institutionen för ekoinformatik &biologisk mångfald.