Na otázku, jak se stalo, že vznikly stromy a co jim umožnilo stát se jedněmi z největších a nejdéle žijících organismů na Zemi, se pokusil odpovědět velký mezinárodní výzkum, ve kterém hráli významnou roli i experti z Česka.
Stromy tu jsou miliony let, považujeme je za něco přirozeného a většinou jim příliš nevěnujeme pozornost. Mají přitom mimořádné vlastnosti: Jde nejen o největší organismy, které kdy žily na Zemi, ale současně jde také o absolutní rekordmany v délce dožití. Jak se stalo, že se právě tyto rostliny staly tak úspěšnými?
Podle nové studie v tom hrálo klíčovou roli sucho. Stromy totiž „převálcovaly“ svou konkurenci z říše rostlin tím, že se dokázaly vyšplhat nad ně – a čím výše rostly, tím více dokázaly využívat sluneční paprsky k fotosyntéze a mohly tak získat víc energie než jejich evoluční konkurenti, jako byly třeba přesličky a plavuně.
Jenže všechny rostliny, které se o tento vývojový „trik“ pokusily, musely narazit na stejný problém. A tím byla voda. Stejný problém dnes řeší hasiči u požárů výškových budov – vyhnat vodu výš je zkrátka energeticky extrémně náročné. A stejné výzvě čelily také pravěké stromy.
Nepřetržitý pohyb vody stromem
Aby mohly stromy růst do výšky, musí nepřetržitě transportovat vodu z kořenů do kmene, větví a listů. S rostoucí velikostí ale tento proces začíná být stále náročnější, zejména v období nedostatku vody. Transport vody zajišťuje cévní pletivo zvané xylém tvořené mikroskopickými trubicemi. Ty se ale mohou ucpat vzduchovými bublinami, takzvanými emboliemi. Pokud se tato poškození rozšíří, mohou přerušit zásobování vodou a způsobit odumření celé rostliny. Jak se během evoluce zvětšovaly vodivé systémy rostlin, rostla i jejich zranitelnost vůči těmto poruchám.
Výzkum naznačuje, že stromovité rostliny tento problém řešily postupným rozdělováním vodivých systémů do oddělených částí, což omezovalo šíření poškození. Stejná strategie se během evoluce stromovitých forem rostlin objevovala opakovaně.
„U dávno vyhynulých vývojových linií docházelo k fyzickému oddělování vodivých drah do různých částí kmene, což však zase neslo konstrukční nevýhody. U předků dnešních dřevin se vyvinulo elegantní řešení problému – složitější vnitřní struktura dřeva, která pomáhá zvládat důsledky sucha a zároveň zachovat pevnost kmene. Tento hlubší pohled do evoluce nám pomáhá pochopit funkční vlastnosti dřeva dnešních stromů, které opět čelí vysoké mortalitě vlivem sucha,“ říká Martin Bouda z Botanického ústavu české Akademie věd, který se na výzkumu podílel.
Schopnost konstrukčně omezovat šíření poškození ve vodivých pletivech umožňuje stromům lépe odolávat stresu, regenerovat poškozené části, přizpůsobovat se měnícím se podmínkám prostředí a dožívat se mimořádně vysokého věku. Výzkum mechanismů, kterými stromy hospodaří s vodou, může pomoci předvídat, jak budou lesy reagovat na pokračující klimatickou změnu. „Evoluční tlak sucha, který formoval první lesy, působí i na současné lesní ekosystémy,“ dodává Alexandru Tomescu z Kalifornské polytechnické univerzity Humboldt, který na studii také pracoval.
