Sildiarhiiv: botaanika

Orashein – kõige visam hing üldse

kylalineVärske Aju külaline on Lea Lopp, Tartu Ülikooli värske tudeng, kes õpib bioloogia ja elustiku kaitse erialal esimest aastat. Lisaks on ta tegev ka Tartu Loodusmajas vabatahtlikuna ja üldiselt loodusvaldkonnas. Uurimistöö jäi Värskele Ajule silma õpilasuurimistööde ajakirjas Akadeemiake. Möödunud kevade mürgitamiseufooria valguses on põnev lugeda, kes see visa hing siis on, kellega inimene kuidagi koostööd ei suuda teha. 

Iga gümnaasiumi lõpetaja peab koostama uurimistöö ning mina otsustasin oma töö teha orasheinast. Huvitav valik? Või tundub hoopis igav või arusaamatu, miks ja mida orasheinast uurida on? Ka minu jaoks kujunes töö tunduvalt huvitamaks, kui oleksin osanud oodata. Aga miks üldse tasub orasheina uurida? Nimelt selle pärast, et tegu on ühe kõige visama umbrohuga, millega ühel aiapidajal või talunikul tuleb rinda pista. Orashein paljuneb nii vegetatiivselt kui ka suguliselt, see tähendabi, et ta paljuneb seemnetega, kuid ka „jookseb maa all ringi“ oma risoomidega ja võib sellisel „jooksmise“ meetodil üsna kiirest levida ja hõivata väga suuri maa-alasid, olles samal ajal siiski üks ja seesama taim. Just seetõttu on temast nii raske jagu saada ja on välja mõetud igasuguseid meetodeid, et orasheina ohjes hoida: rohimine, kõplamine, mürgitamine, peenravaibad ja –kiled (ehks siis nii nagu maal on näha maasikapeenraid, mis on kaetud kilega, mille sees olevatest aukudest maasikad välja kasvavad) ja palju muud.

Orashein_katseks
Harilik orashein (Elymus repens) on kõrreliste sugukonda orasheina perekonda kuuluv mitmeaastane rohttaim. Ta on ühtlasi ka kurikuulus umbrohi, kelle hävitamise nimel on inimene valmis kasutama ka kõige äärmuslikumaid meetodeid.. Foto: Wikimedia Commons (Uhti küla mahetootmisega põllult). KAANEFOTO: Wikimedia commons.

Kuid mida on ühest taimest siis nii väga õppida? Kui jub
a pikal on levinuimaks „võitlusvahendiks“ maal peenravaip (kileribadest põimitud material, mis on tavalisest kilest parem, kuna võimaldab mullal ikkagi hingata), siis loodushuvilisena tekkis mul küsimus: kui nüüd peaksjuhtuma, et näiteks maasika kõrvalt hakkab kasvama üks tüütu orashein ja oma risoomidega edasi paljunema, siis jäävad kõik „lapsed“, kes risoomi küljest kasvavad ju peenravaiba alla lõksu. Ja ammutuntud faktina on teada, et iga elusorganismi eesmärgiks siin planeedil on toota võimalikult palju järglasi. Siis võiks lihtsa ja robustse oletusena järeldada, et maasika kõrvalt kasvav orashein ei saa paljuneda vegetatiivselt risoomidega ja peaks tootma hoopis rohkem seemneid seetõttu ja see omakorda tähendab ju rohkem orasheina taimi tuleval aastal. Sest ka maasikatel lõigatakse tütartaimi ära, et paremat saaki saada (Liias, 1968; Klaas, Kahu, Libek & Kaldmäe, 2009). Nii otsustasingi uurida, kuidas mõjutab orasheina olukord, kui niiöelda emataim saab kasvada niisama, kuid tütartaimed, mis risoomide küljest kasvavad, jäävad lõksu. Täpsemalt, uurisin, kuidas mõjutab selline olukord taime kasvu ja seemnetega paljunemist.

ORASHEIN_Kaetud avatud
Eksperimendi alustamine – orasheina taimed tainevaibaga kaetud ja avatud pinnasel. Foto: Lea Lopp.

Aga kuidas üldse saab sellist asja uurida, taimed ju ei räägi? Tõsi, taimedega intervjuud teha ei saa, kuid alati saab jälgida, mõõta, kaaluda. Kõigepealt tuli taimi kasvatada. Kastide (60x30x20) põhja, kus ma taimi kasvatasin, panin kergkruusa, et üleliigne vesi saaks mullast ära valguda. Siis sai pandud kastidesse mulda ja pooltele kastidele peale peenravaip, kokku oli kaste kaheksa, igas kastis kuus taime. Peenravaiba sisse tegin augud, läbi mille ma istutasin orasheinad, mis olid korjatud mahepõllu servast ja kõik võrdseks tehtud: 3 cm risoomijuppi ja 10 cm taime. Siis panin peenravaiba peale saepuru, kuna peenravaip on tumedam kui tavaline muld ja taimed oleksid kasvanud ebavõrdsates tingimustes.

ORASHEIN_Pilt_peale_katset
Orashein on vastupidav umbrohi, fotol on näha katsetaimede risoomid taimevaiba all. Foto: Lea Lopp.

Nüüd ei olnud muud teha, kui taimedel kasvada lasta. Aeg-ajalt tuli neid kasta, et nad ära ei kuivaks. Kõik kastid said ühepalju vett, et tagada võimalikult looduslähedased tingimused. Samuti tuli kaste pidevalt kontrollida, kuna orashein, see visa loom, suutis ka läbi peenravaiba kasvada, kuid selleks, et katsetulemused õigemad oleksid, tuli neid visasid hingi kogu aeg tagasi vaiba alla peitu ajada. Kui taimedel olid valminud seemned, läks lahti juba raskem töö: kõigepealt korjati igalt taimelt seemned eraldi ja loeti üle (see oli omajagu lugemist: kaks töötlust, igas neli kasti, igas kastis kuus taime, kokku 48 taime seemned), siis pesti taimed mullast välja, loeti üle iga taime õitsenud võsude arv jamitte õitsenud võsude arv.

Seejärel taimed kuivatati 48 tundi 80 ⁰C juures. Kõik taimed olid nummerdatud ja kui mõni taim lagunes laiali, siis kontrolliti, et oleks kõik ikka seal, kuhu ta kuulus. Lõpuks kaaluti taime kuivmass (sealhulgas seemnete mass). Arvutati keskmine seemnete kogumass taime kohta (kaaluti kogu ühe töötluse (kaetud/avatud) mass ja jagati taimede arvuga (24)) ja 1000 seemne mass (seemned olid kokku loetud ja kaalutud eelnevalt).

Orasheina_taim_koos_risoomidega
Välja puhastatud orasheina taim koos tütartaimedega. Foto: Lea Lopp.

Midama siis lõpuks teada sain? Peale kogu seda seemnete lugemist ja arvutusi ja statistikat tuli lõpuks välja, et ei 1000 seemne mass ega seemnete kogumass ei erinenud avatud ja kaetud töötluse vahel, mis näitab, et seemned olid sama suured (mida lugesime kvaliteedi näitajaks) ja seemneid oli sama palju. Samuti ei erinenud generatiivsete ehk õitsend võsude arv. Sellest võib järeldada, et vaiba alla lõksu jäänud järglased ei mõjuta taime sugulist paljunemist, kuigi alguses oletasin kirjanduse põhjal teisiti.

Erinevused võisid puududa, kuna orashein õitseb juuni lõpus, kuid risoomide põhiline kasv toimub veel ka juulis ning augustis (Werner, Rioux, 1977), seega jõuavad seemned enne arenema hakata ja osati ka valmis saada, kui orasheina tütartaimed fotosünteesima jõuavad hakata ja lõksu jäämise mõju välja tuleb. Väike erinevus oli taime üldises biomassis, kuid ka see erinevus ei olnud statistiliselt oluline, kuigi võiks oletada, et taimed, mille kasv on häiritud, jäävad ka üldiselt biomassi poolest väiksemaks. Häiritud taimede suuruse põhjuseks võib olla see, et kuigi vegetatiivseid võsusid on vähem, panustab taim olemasolevate võsude kasvu (Gu, Marshall, 1988), kuid antud andmeid mina oma töös ei kontrollinud. Ainuke erinevus oli näha vegetatiivsete võsude arvus, mis on ka loogiline, kuna katmata töötluse taimedel läksid arvesse ka kõik tütartaimed, kuid kaetud töötluse taimed ei saanud tütartaimi kasvatada.

Kuid mida need teadmised meile annavad? Lihtsalt öeldes seda, et tegelikult ei sega vaiba alla lõksu jäämine orasheina kasvamist mitte kuidagi ja katse läbiviimise ajalgi oli näha, et nii mõnedki taimed kasvasid lihtsalt läbi peenravaiba.

Värske aju küsib:

Kas peenrakile on üldse mõtekas tehnoloogia umbrohutõrjeks või soovitaksid sina midagi muud? Peenravaip on mõtekas tehnoloogia umbrohuga võitlemiseks, kui jätta välja mõned visamad hinged. Enamik umbrohtudest ei pea sellisele katmisele vastu ja hukkuvad. Üks alternatiiv peenravaibale, mis ei oleks mürgitamine, on ka põletamine, kuid seda on tihti keerukas rakendada, kuna vajab väga kontrollitud tegevust ja enamikel inimestel ei ole nii palju aega.

Milline oli kõige põnevam küsimus, mis uurimistöö järel sinu jaoks õhku jäi? Peale uurimistöö kirjutamist jäi ikkagi kripeldama, et kuidas suudab üks umbrohi olla nii paindlik ja vastupidav: hoolimata sellest, et taime elutegevust oli häiritud kasvas ta ikkagi sama võimsaks kui teised, segamata taimed. Ja orasheina ei seganud peenravaiba olemasolu, ta lihtsalt kasvas sealt läbi, kasvõi mitu korda. Vahest tekib tunne, et orashein peaks olema Eesti rahvus“lill“, kuna on sama visa kui  meie, eestlased.

Enamasti inimesed võitlevad orasheinaga, aga mida on meil orasheinalt õppida?  Kui enamus inimesi võitleb orasheinaga, siis tegelikult on meil märkamata jäänud üks väga suure produktiivsusega taim, mis suudab toota tohutus koguses biomassi hoolimata kehvadest tingimustest. Kui me õpiks orasheina kasutama kütteks, toiduks, elektritootmiseks või milleks iganes, võib olla sellest väga suur kasu, kuna taim peab tihti vastu ka kehvades tingimustes.

Kas tegeled ka edaspidi botaanikaga? Uurimistöö puhul oli pigem nii, et mu loodushuvi suunas valima loodusteemat, kuid ilmselt botaanikaga edaspidi väga edasi ei tegele, kuna alguses lihtsana plaanitud uurimistöö kujunes liiga heaks ja sellega tuli tegeleda üle kolme aasta. Seetõttu tekkis hetkel botaanikast veidi küllastus, kuid loodusvaldkonna võlu ei suuda miski rikkuda.

Taimede tujud ja käitumismustrid – “Millega värsked ajud tegelevad?” osa III

Millega ma siis tegelen? Lühidalt: uurin taimede käitumist. Ehk siis minu jaoks on täiesti sisukas lause „See on üks rumal / tark taim“. Tark taim on see, kes reageerib keskkonna erinevustele. Rumal taim on see, kes ei reageeri ehk kasvab katses kõigis töötlustes ühtemoodi, olenemata sellest, kuidas tal (meie arvates) kasulikum oleks kasvada. Ise ma arvan muidugi, et see on üldse kõige põnevam asi, mida siin ülikoolis uuritakse ja mul on vedanud, et ma sellega tegeleda saan.  Minu jaoks on kõige põnevam katse planeerimine (mis on selleks korraks läbi) ja tulemuste analüüsimine (kauge tulevikumuusika – vahepeal peab katse läbi viima ja see võtab mitu kuud).

Pilt minu magistritöö eksperimendist. Poti keskel kasvab taim, kummalgi pool taime on toru. Ühte torusse saab taim kontroll-lahust ja teise mingi muu taime juureeritiste lahust. Pärast puurisime torude alt proovid välja ja vaatasime kuidas juured kasvanud olid.

Mind huvitab kuidas taimed üksteist oma „haisvate jalgade“ järgi ära tunnevad. Täpsemalt uurin ma taime juurte käitumist (morfoloogia muutumist) vastusena teiste taimede olemasolule või juureeritistele. Sellepärast, et juuri on raskem uurida kui maapealseid asju ning seda on üsna vähe tehtud. Miks seda vähe tehtud on? Sest metoodika on keeruline ja töömahukas. Minu peamisteks töövahenditeks on skänner ja programmid, mis aitavad skännitud piltidelt infot lugeda. Enne seda aga – muld, kühvel, kastmisvoolik, segumasin ja kasvuhoone ning rohkem eksperimenti puutuvalt ka vaakumpump, süstlad ja filtrid, mullapuur ning lugematul hulgal erinevaid plastikvidinaid, millest suur osa on valminud minu enda (või töörühmakaaslaste) sõrmede all. Endise laboribioloogina (bakas olin rakubioloogias ja tegin eksperimenti ka) leian, et tegelikult on selline süsteem igati mõnus. Kui arvuti taga nokitsemisest tüdimus peale tuleb, saab kasvuhoonesse kastma minna. Mullaga mäkerdamine ja kontori/laboritöö on ilusti mõlemad esindatud. Võimalik, et laboritööd saab tulevikus küll rohkem olema, kui ma hakkan näiteks mutantsete taimedega tegelema. Laboritöö plussiks on see, et kogused on väikesed – 30 kiloseid mullakotte üldjuhul tassima ei pea. Kasvuhooneeksperimendid on jällegi makroskoopilised, täiesti realistlik on, et tuleb segada näiteks 600 liitrit mullasegu ja pigistada läbi filtri nii palju liitreid vedelikku, et rakubioloogid pungitaksid selliste koguste peale ainult silmi. Paraku suured kogused on vajalikud kuna:

  • Me tahame väita midagi looduses toimuva kohta ja seal on mastaabid suuremad kui nt ühe organismi siseselt.
  • Statistiliselt millegi väitmiseks on vaja palju replikaate.

Üldiselt on minu erialal avastatud juba üsna mitu asja, millest ma saan oma töös lähtuda. Näiteks seda, et juureeritised võivad olla olulised sugulaste äratundmisel [1,2], kuigi vaidlused veel käivad selle üle, mis roll on konkurentsil kõigis neis leitud muutustes [3-5] ja seda üritame ka meie välja selgitada. Lisaks proovime näidata kuidas on toimunud koevolutsioon, ehk reageeritakse erinevalt eri koosluse taimede juureeritistele. Mida me tulevikus avastame või millist kasu sellest võiks olla on hetkel raske prognoosida, kuid huvitavaid teadmisi taimede kohta saab kindlasti. Mida nad oma naabritega küll teevad, kui nad ära tuntakse?

Selline näeb „kontoritöö“ välja. Skänneri vahel on vesi.

 

Viited

  1. Dudley, S. A., & File, A. L. (2007). Kin recognition in an annual plant. Biology letters, 3(4), 435–8. doi:10.1098/rsbl.2007.0232
  2. Biedrzycki, M. L., Jilany, T., Dudley, S. A., & Bais, H. P. (2010). Root exudates mediate kin recognition in plants. Communicative & integrative biology, 3(1), 28–35.
  3. Biedrzycki, M. L., & Bais, H. P. (2010). Kin recognition in plants: a mysterious behaviour unsolved. Journal of experimental botany, 61(15), 4123–8. doi:10.1093/jxb/erq250
  4. Semchenko, M., Zobel, K., & Hutchings, M. J. (2010). To compete or not to compete: an experimental study of interactions between plant species with contrasting root behaviour. Evolutionary Ecology, 24(6), 1433–1445. doi:10.1007/s10682-010-9401-6
  5. Bhatt, M. V, Khandelwal, A., & Dudley, S. a. (2010). Kin recognition, not competitive interactions, predicts root allocation in young Cakile edentula seedling pairs. The New phytologist, 189(4), 1135–42. doi:10.1111/j.1469-8137.2010.03548.x