Tre år in i den värsta torkan någonsin har bönder i Kalifornien vidtagit åtgärder för att komma till rätta med bristen på vatten. Vissa bönder har borrat nya brunnar djupt under marken. Andra lämnar åkrarna i träda och väntar ut torkan tills det finns tillräckligt med vatten igen för att så sina skördar. Ytterligare andra bönder har flyttat till grönare, blötare lägen.
När naturen inte ger tillräckligt med vatten, använder bönder sin hjärna, sina krafter och massor av teknik för att hitta lösningar. Hur smarta lösningarna än kan verka, få är verkligen så nya. Många ökenväxter förlitar sig på liknande strategier för att besegra torkan — och har gjort det i tusentals om inte miljoner år.
I öknarna i sydvästra USA och norra Mexiko har inhemska växter kommit på fantastiska knep för att överleva och till och med frodas. Otroligt nog klarar dessa växter rutinmässigt med bestraffande torra förhållanden. Här kan växter gå ett år utan att se en droppe regn.
Hur de klarar sig har väckt forskarnas intresse. Dessa forskare avslöjar alla typer av strategier som används av ökenväxter för att överleva och föröka sig. Till exempel räknar mesquiteträdet med att hitta bättre förhållanden någon annanstans. Istället för att flytta – vilket den inte kan göra på egen hand – förlitar sig denna växt på att djuren äter sina frön och sedan sprider dem med sin avföring. Samtidigt samarbetar kreosotbusken med mikrober i jorden. Dessa mikrober hjälper den att överleva den mycket verkliga stressen av att leva i ett ihållande varmt och torrt klimat. Och många vilda blommor spelar med sina frön på ett sätt som kan hjälpa dem att överleva – och utrota – även den värsta torkan. Gräver djupt efter vatten Sonoranöknen ligger i Arizona, Kalifornien och norra Mexiko. Dagtid sommartemperaturer överstiger ofta 40° Celsius (104° Fahrenheit). Öknen svalkar på vintern. Temperaturerna på natten kan nu falla under fryspunkten. Öknen är torr större delen av året, med regnperioder på sommaren och vintern. Men även när regnet kommer får öknen inte mycket vatten. Så ett sätt som dessa växter har anpassat sig är att växa mycket djupa rötter. Dessa rötter tappar in i grundvattenkällor långt under jordens yta.
Sammetsmesquite (Prosopis velutina) är en vanlig buske i Sonoraöknen. Dess rötter kan störta ner mer än 50 meter (164 fot). Det är högre än en 11-våningsbyggnad. Detta kan hjälpa till att släcka törsten hos en fullvuxen mesquite, en buske relaterad till bönor. Men plantor måste hitta en annan lösning när de börjar gro.
Innan ett frö kan slå rot måste det landa på en bra plats att växa. Eftersom frön inte kan gå, förlitar de sig på andra metoder för att spridas. Ett sätt är att rida på vindarna. Mesquite tar ett annat tillvägagångssätt.
Varje av dessa växter producerar hundratals — till och med tusentals — fröskidor. Skidorna ser mycket ut som gröna bönor men smakar sött. De är också väldigt näringsrika. Djur (inklusive människor) kan äta torkade mesquiteskidor. Men själva fröna, som växer inuti de söta baljorna, är stenhårda. När djur äter baljorna gör frönas hårda beläggning många av dem att slippa krossas genom att tugga. De hårda fröna färdas hela vägen genom tarmen. Så småningom kommer de ut på andra sidan, i bajs. Eftersom djur ofta är i rörelse kan de fälla fröna över hela öknen. Att bli uppäten hjälper mesquiten på ett andra sätt också. Den hårda beläggningen på dess frön gör det också svårt för vatten att komma in i dem. Och det behövs för att ett frö ska gro. Men när något djur äter en balja bryter nu matsmältningssafter i dess tarm ner frönas skal. När dessa frön äntligen utsöndras i djurets avföring kommer de äntligen att vara redo att växa.
Naturligtvis, för att växa bra, måste varje mesquite-frö fortfarande landa på en bra plats. Mesquite växer vanligtvis bäst nära bäckar eller arroyos. Arroyos är torra bäckar som fylls med vatten en kort stund efter regnet. Om ett djur går till bäcken för att ta en drink och sedan gör sina affärer i närheten, har mesquite-fröet tur. Djurets avföring förser också varje frö med ett litet paket gödselmedel när det börjar växa.
Att slå rot Efter att ett djur har spridit mesquitefrön över öknen, spirar inte fröna direkt. Istället ligger de och väntar på regn – ibland i årtionden. När tillräckligt med regn faller kommer fröna att gro. Nu står de inför en kapplöpning mot klockan. Dessa frön måste snabbt skicka ner djupa rötter innan vattnet torkar upp. Steven R. Archer studerar hur detta fungerar. Han är ekolog vid University of Arizona i Tucson. Det är i hjärtat av Sonoranöknen. “Jag studerar ekologiska system, vilket betyder växterna och djuren och marken och klimatet och hur de alla interagerar med varandra”, förklarar han.
Sonoranöknen får inte långa, ihållande dränkande regn, konstaterar han. Det mesta regnet faller i korta små skurar. Var och en kan leverera precis tillräckligt med vatten för att blöta den översta tum (2,5 centimeter) av jorden. “Men under vissa tider på året,” konstaterar Archer, “får vi en hel del av dessa vattenpulser.” En puls är en kort skur av regn. Det kan vara allt från några minuter till en timme.
Archer och hans team ville se hur två växtarter reagerar på dessa pulser. Experterna arbetade med sammetsmesquite och en relaterad buske, akacia (
Acacia greggii). I tester sköljde forskarna frön med varierande mängder vatten. De levererade det i olika antal pulser. Senare mätte de hur snabbt fröna spirade och växte rötter.
Mesquite frön grodde snabbt. De grodde efter 4,3 dagar i genomsnitt. Acaciafrön tog däremot 7,3 dagar. Mesquiten växte också djupare rötter. För de växter som fick mest vatten växte mesquitrötterna till ett genomsnittligt djup på 34,8 centimeter (13,7 tum), jämfört med bara 29,5 centimeter för akacian. Hos båda arterna växte rötterna längre för varje ytterligare 1 centimeter vatten som plantorna fick. Akacian växte mer ovan jord; mesquiten lade det mesta av sin energi på att växa en djup rot så snabbt som möjligt.
Att växa en djup rot mycket snabbt hjälper till att säkerställa en mesquites överlevnad. En studie tittade på en annan typ, honung mesquite ( P. glandulosa). De flesta unga plantor av denna art som överlevde sina första två veckor efter groning fortsatte att överleva i minst två år. Den studien publicerades den 27 januari 2014 i PLOS ONE.
Växtvänliga bakterier En annan vanlig ökenväxt – kreosotbusken – har antagit en annan överlevnadsstrategi. Den förlitar sig inte alls på djupa rötter. Ändå är växten en riktig ökenöverlevare. Den äldsta kreosotbusken, en växt i Kalifornien som kallas King Clone, beräknas vara 11 700 år gammal. Den är så gammal att när den först grodde, lärde sig människor precis hur man odlar. Det är mycket äldre än pyramiderna i det antika Egypten.
Även känd som Larrea tridentata, är denna växt extremt vanlig i stora delar av Sonoran- och Mojave-öknarna (moh-HAA-vee). (Mojave ligger norr om Sonoran och täcker delar av Kalifornien, Arizona, Nevada och Utah.) Kreosotbuskens små, oljiga blad har en stark lukt. Om du rör vid dem blir dina händer klibbiga. Liksom mesquite producerar kreosot frön som kan växa till nya växter. Men den här växten förlitar sig också på ett andra sätt att hålla sin art igång: Den klonar sig själv.
Kloning kan låta som något från en
Star Wars film, men många växter kan reproducera sig på detta sätt. Ett vanligt exempel är potatisen. En potatis kan skäras i bitar och planteras. Så länge som varje bit innehåller en buckla som kallas ett “öga”, bör en ny potatisplanta växa fram. Det kommer att producera nypotatis som är genetiskt samma som moderpotatisen.Efter att en ny kreosotväxt har levt i cirka 90 år börjar den klona sig själv. Till skillnad från en potatis växer kreosotbuskar nya grenar från sina kronor – den del av växten där deras rötter möter stammen. Dessa nya grenar utvecklar sedan sina egna rötter. Dessa rötter förankrar de nya grenarna 0,9 till 4,6 meter (3 till 15 fot) i jorden. Så småningom dör äldre delar av växten. Den nya tillväxten, nu förankrad av sina egna rötter, lever vidare.
Denna anläggning “ligger i ett område där det ofta inte regnar på ett helt år”, påpekar Crowley. “Och ändå sitter den här växten där ute och överlever i 11 700 år under de mest extrema förhållanden – sandjord, inget vatten, låga näringsämnen tillgängliga. Det är väldigt varmt.” Hans team ville spana efter jordbakterier som kan hjälpa till att främja växttillväxt.
Crowley och hans team studerar hur bakterier gynnar växter. De utvecklade en hypotes om att massor av olika bakterier lever nära King Clones rötter och att de hjälper till att hålla den antika kreosotbusken vid liv.
För att ta reda på det grävde forskarna runt King Clones rötter. Experterna identifierade sedan bakterier som lever i denna jord. De gjorde detta genom att studera bakteriernas DNA. De flesta bakterier var typer som hjälper växter att växa på olika sätt. En del av växtens hälsa, avslutar Crowley nu, kan spåras till dessa “särskilt goda mikroorganismer på dess rötter.”
Några av bakterierna producerade växttillväxthormoner. Ett hormon är en kemikalie som signalerar celler och talar om för dem när och hur de ska utvecklas, växa och dö. Andra bakterier i jorden kan bekämpa bakterierna som gör växter sjuka. Forskarna hittade också bakterier som stör en växts reaktion på stress.
Salt jord, extrem värme eller brist på vatten – allt kan stressa en växt. När den är stressad kan en växt svara genom att skicka ett meddelande till sig själv att “den borde sluta växa. Den borde bara hålla på och försöka överleva”, konstaterar Crowley.
Växter varnar sina vävnader genom att producera etylengas (ETH-uh-leen). Växter gör detta hormon på ett konstigt sätt. Först gör en växts rötter en kemikalie som kallas ACC (förkortning av 1-aminocyklopropan-l-karboxylsyra). Från rötterna färdas ACC upp i en växt, där den kommer att omvandlas till etengas. Men bakterier kan avbryta den processen genom att konsumera ACC. När det händer får plantan aldrig sitt eget budskap att sluta växa.
Om stressen blev för dålig – för lite vatten eller mycket, mycket höga temperaturer – skulle denna oavbrutna tillväxt få växten att dö. Men om stressen är liten nog överlever växten bra, fick Crowleys team veta. Den publicerade sina resultat i tidskriften
Microbial Ecology.Spelblommor Mesquite och kreosot är båda perenner. Det betyder att dessa buskar lever i många år. Andra ökenväxter, inklusive många vilda blommor, är ettåriga. Dessa växter lever ett enda år. Det ger dem bara en chans att producera frön innan de dör.
Tänk dig nu om vart och ett av dessa frön grodde efter en regnstorm. Om en torr period följde och alla små plantor dog, skulle plantan ha misslyckats med att föröka sig. Faktum är att om det hände med varje växt av sitt slag, skulle dess arter dö ut.
Som tur är för vissa vildblommor är det inte det som händer, konstaterar Jennifer Gremer. Hon är ekolog vid US Geological Survey. Tidigare, medan Gremer arbetade vid University of Arizona i Tucson, studerade hon hur vildblomsfrön undviker att göra dåliga “val”. Ibland använder personer som satsar samma strategi. Med växter handlar strategin dock inte om att vinna pengar. Det handlar om artens överlevnad.
Spelare säkrar ibland en satsning. Det är ett sätt att försöka begränsa sin risk. Om du till exempel hade satsat en vän $5 på att Kansas City Royals skulle vinna 2014 World Series, skulle du ha förlorat alla dina pengar. För att säkra din insats kunde du ha satsat en annan vän $2 som Royals skulle
förlora World Series. På så sätt, när Royals förlorade, förlorade du $5 men vann $2. Det kan fortfarande ha gjort ont, men förmodligen inte så illa som om du hade förlorat alla $5.Vildblommorna i Sonoranöknen skyddar också sina insatser. Vad de säkrar är: “Om jag odlar i år kan jag producera fler frön innan jag dör.” Föreställ dig att en vild ökenblomma producerar 1 000 frön som alla faller till marken. Första året gror bara 200 av fröna. Det är vad som gäller. De andra 800 fröna är dess häck. De bara ligger och väntar.
Om det första året är mycket regnigt, kan de 200 fröna ha en bra chans att växa till blommor. Var och en i sin tur kan producera fler frön. Om året är väldigt torrt kommer dock många, om inte de flesta, av fröna som grodde att dö. Inget av dessa frön fick alltså reproducera sig. Men tack vare häcken får plantan en andra chans. Den har fortfarande 800 fler frön i jorden, som var och en kan växa nästa år, året efter det eller kanske ett decennium senare. När regnet kommer.
Säkring har sina risker. Fåglar och andra ökendjur gillar att äta frön. Så om ett frö sitter på ökengolvet i många år innan det växer, kan det bli uppätet.
Vildblommans “häck”
Gremer och hennes team ville veta hur 12 vanliga ökenåringar säkrade sina insatser. Experterna räknade ut hur stor andel av fröna som grodde varje år. De räknade också hur stor andel av ogrodda frön som överlevde i jorden. (Till exempel slutar vissa frön med att bli uppätna av djur.)
Som tur var hade en annan ekolog vid University of Arizona, Lawrence Venable, samlat in data om vildblomsfrön i 30 år. Han och Gremer använde dessa data för en ny studie.
Varje år skulle Venable prova ökenjord och sedan räkna fröna av varje blomart i den. Dessa representerade frön som ännu inte hade grott. Efter varje regn räknade hans team hur många som grodde till plantor. Venable skulle sedan titta på plantorna resten av säsongen för att se om de sätter frön av sig själva. Gremer använde dessa data för att beräkna hur många frön som grodde varje år och slutligen hur många av dem som slutligen producerade fler frön. Hon misstänkte att om en art av ökenblomma är mycket bra på att överleva, skulle de flesta av dess frön gro varje år. Och hennes misstankar visade sig vara korrekta.
Hon använde matematik för att förutse hur många frön av varje planta som skulle gro varje år om plantan använde den bästa möjliga strategin för att överleva. Sedan jämförde hon sina gissningar med vad växterna verkligen gjorde. Med den här metoden bekräftade hon att växterna trots allt hade säkrat sina insatser. Vissa arter klarade sig bättre än andra. Hon och Venable beskrev sina upptäckter i marsnumret 2014 av Ecology Letters.
Filaree (Erodium texanum) säkrade sina insatser bara lite. Denna växt producerar “stora, smaskiga frön” som djur gillar att äta, förklarar Gremer. Det är också bättre än många andra ettåriga ökenväxter på att överleva utan mycket vatten. Varje år gror cirka 70 procent av alla filareefrön. När allt kommer omkring, om de välsmakande fröna stannade kvar i jorden, kanske djuren äter de flesta av dem. När fröna spirar har de istället goda chanser att överleva och föröka sig. Det är den här växtens häck.
En mycket liten släkting till solrosen använder det motsatta tillvägagångssättet när det gäller att säkra sina insatser. Kallas kanintobak ( Evax multicaulis ), djur äter sällan dess mycket små frön, som ser ut som pepparkorn. Så denna växt kan spela på att låta sina frön ligga runt ökengolvet. Faktum är att varje år bara 10 till 15 procent av dess frön gror. Och när man planterar det – och överlever i öknen tillräckligt länge för att producera frön – blir det massor av frön. Det gör faktiskt många fler än en filaree gör. Brist på vatten gör det svårt för växter att växa. Det är något som odlare i Kalifornien bara har sett alltför väl under de senaste tre åren av torka. I öknarna i sydvästra USA är torka ett permanent inslag i livet – men där trivs fortfarande många växter. Dessa växter lyckas eftersom de har utvecklat olika sätt att gro, växa och föröka sig.
Ordsökning (klicka här för att förstora för utskrift)
Leave a Reply