Život bez vody

Víme už, kteří živočichové a rostliny snesou vyschnutí a jaký je původ a význam této ekologické strategie (Vesmír 87, 743, 2008/9). Nyní si všimněme, co se vlastně během vyschnutí a opětného navlhčení v těle rostliny snášející vyschnutí děje.

Vyschnutí většinou neznamená úplnou ztrátu vody. Stélka nebo list se dostávají do rovnováhy se vzduchem o určité relativní vlhkosti. Pokud relativní vlhkost činí 50 % (tedy vzduch nese 50 % své maximální kapacity pro vodu, v přírodě dost reálný údaj), je obsah přetrvávající vody kolem 10 % hmotnosti stélky nebo listu. U rostliny na pohled i dotyk suché jsou životní děje velmi omezeny, ale nezastaví se. Každý, kdo trochu zahrádkaří, ví, že semena jsou klíčivá jen nějakou dobu po sklizni, některá mnoho let, jiná jen týdny. Podobně i mechy a lišejníky skladované v herbáři můžeme navlhčením oživit většinou ne déle než několik let po sběru. To všechno nasvědčuje tomu, že i v suchém stavu se něco děje. Problém je, že dosud přesně nevíme co.

Během vysychání ustává dýchání až později (při nižším obsahu vody) než fotosyntéza. Proto „špatně“ usušené mechy udržované v rovnováze se vzduchem o relativní vlhkosti kolem 80 % prodýchají rychleji své zásoby a přežívají kratší dobu než vzorky v rovnováze s 50 % relativní vlhkosti. Z toho by ovšem vyplývalo, že čím sušší je tělo rostliny snášející vyschnutí, tím více je pro ně čas zpomalen. To ovšem také není pravda. Zaprvé jen některé z těchto rostlin snášejí úplné vyschnutí (rovnováhu se vzduchem o 0 % relativní vlhkosti). Zadruhé i v tomto stavu mají ty, které to přečkají, jen omezenou dobu přežívání, často kratší než v rovnováze se vzduchem o 50 % relativní vlhkosti. Ve hře je zjevně i něco jiného než vyčerpání zásob. Podezření padá zejména na hromadění oxidativních poškození a náhodných mutací. ¹⁾ Tvorba reaktivních forem kyslíku (radikálů) a mutační změny zaviněné radioaktivitou a „chemií“ totiž běží stále a vodu vůbec nepotřebují. Naopak metabolizmus se bez vody zastaví, tudíž nemůže chyby opravovat. Když se jich nahromadí přesmíru, vede to po navlhčení k nevratnému metabolickému kolapsu.

Ostatně i když je množství nastřádaných chyb v normě, je to po navlhčení pro opravné mechanizmy „záhul“. Předně je třeba opravit četné defekty v membránách (najít a zalepit netěsnosti, vyměnit peroxidované lipidy), poté přepumpovat ionty na tu stranu membrány, kam patří (vyrovnat elektrochemické gradienty) a zlikvidovat kyslíkové radikály (to dělají antioxidanty, například β-karoten, vitamin C a některé enzymy). Navenek se celé toto úsilí projevuje abnormálně vysokou intenzitou dýchání (uvolňování CO₂), které těsně po navlhčení často přesahuje desetinásobek dýchání klidového. Během desítek minut až několika hodin po navlhčení se dýchání postupně vrací k normálu.

To je podstata problému s udržováním kladné uhlíkové bilance nastíněného v minulém dílu. Rostlina musí být po nějaký minimální čas v aktivním stavu, aby fotosyntézou dorovnala ztrátu energie a biomasy způsobenou vyschnutím a opětným navlhčením. Proto ani rostliny snášející vyschnutí nejsou schopny obývat místa, která bývají vlhká sice pravidelně, ale jen po velmi krátkou dobu.

Shrnuto: Schopnost celého těla přežít vyschnutí

je užitečná, leč kompromisní vlastnost.

Mechorosty a lišejníky ji zdědily po svých předcích. Později byla ve vývoji cévnatých rostlin ztracena, a poté ji některé kapraďorosty (jednou) a krytosemenné rostliny (nezávisle nejméně osmkrát) získaly druhotně. Tato schopnost umožňuje svým nositelům osídlovat extrémně suchá stanoviště (s nepravidelnými srážkami), avšak značně omezuje jejich maximální velikost a rychlost růstu, a to i v optimálních podmínkách.