Kiderült, miért nem bírják a növények az aszályt

Bolygónk csapadékeloszlása változik, ezt itt Közép-Európában magunk is érezzük: ahol korábban bátran lehetett növénytermesztéssel foglalkozni, ott ez egyre inkább lehetetlenné válik. Ha mégis szeretnénk valamit tenni, akkor szárazságtűrő növényekre volna szükségünk. De vajon meddig bírhatja egy növény a szárazságot?

Egy svájci vezetésű nemzetközi kutatócsoport a növények szárazságtűrő képességét vizsgálta nemrégiben. Felmérték, hogy mire is van szükségük a növényeknek ahhoz, hogy a száraz talajban megbújó kevéske nedvességhez hozzáférhessenek. A kutatásról a Science folyóiratban számoltak be a szakemberek.

Jól tudjuk, hogy a növényeknek levegőre, vízre és fényre van szükségük. Amikor a talajból vizet szívnak fel, akkor a növénynek a gravitáció ereje ellen kell dolgoznia. Erre úgy képes, hogy a levelekből elpárolgó víz hatására negatív vízpotenciál alakul ki a növényben – ez olyan, mint amikor egy száraz szivaccsal fel tudjuk itatni a kifröccsent vizet.

A vízpotenciált úgy képzeljük el, mint egy lejtőt, ahol mindig a pozitív felől a negatív felé áramlik a víz. Ez teszi lehetővé, hogy felszippanthassa a talajban lévő vizet, és az el is jusson a megfelelő helyekre a növényben.

A talajban a víz a szemcsék közti résekben, hézagokban található, és a hajszálcsövesség, valamint a szemcsékhez tapadás tartja helyben. Minél kisebbek a hézagok a szemcsék közt, annál erősebb a hajszálcsövesség hatása.

Ahogy csökken a víz mennyisége a talajban, a víz egyre inkább a kisebb pórusokba húzódik vissza, és vékonyabb rétegben egyre erősebben kötődik a talajszemcsékhez. Ez azzal jár, hogy vízben gazdag talajból könnyebben veszi fel a növény a vizet, ám a kiszáradó talaj egyre inkább megnehezíti ezt.

A növények a gázcserenyílásaikon át veszik fel a légköri szén-dioxidot, és ugyanitt párologtatják el a vizet. A környezeti helyzettől függően, mint egy szelepet, be is tudják zárni ezeket a nyílásokat, ilyenkor azonban nemcsak vizet spórolnak, de egyúttal éheznek is.

A megfelelő mennyiségű felvett szén-dioxid nélkül nem tudnak cukrokat előállítani, s emiatt lassabban fejlődnek, lassabban nőnek. Ez azt is jelenti, hogy ezek a kifinomultan működő kis növényi szelepek határozzák meg, mennyi légköri szenet tud megkötni egy növény.

Eddig számtalan módon próbáltak a szárazságnak ellenálló növényeket nemesíteni, de sikertelenül. Ennek, a kutatók vizsgálatai alapján egészen kézenfekvő oka van. A 19 különféle növényfajon elvégzett mérések alapján kiderült, hogy egyszerűen a talajfizika akadályozza meg ezt, nem a növényekben van a hiba. 

Azt az talajnedvességgel foglalkozó szakemberek jó ideje tudják, hogy akkor kell öntözni, ha a talajvíz potenciálja kevesebb, mint -1,3 (± 0,6) megapascal, mert ekkor már nem tudnak a növények vizet felvenni belőle.

Most a növényi adatok nagyon hasonló értéket mutattak: -1,4 (± 0,6) megapascal nyomásnál zárják be a növények a gázcserenyílásaikat. Úgy tűnik, hogy a növényeknél kialakult egy ideális tartomány a vízszállításban, és ezt az evolúció azért tartotta meg, mert a levelek csak ebben a viszonylag szűk helyzetben működnek jól – függetlenül attól, hogy a fajokról van szó, és milyen környezetben élnek.

Egészen egyszerűen tehát nem a növényekben van a korlát, hanem a talajban. A talaj egyszerűen erősebben tartja magában a maradék vizét, mint amekkora erő a növényeknek a vízfelvételhez rendelkezésre áll. A növényeket pedig nem fogjuk tudni úgy megváltoztatni, hogy átlépjék azt a fizikai korlátot, amit a talaj tulajdonságai diktálnak.